物质是如何从真空中“无中生有”的?

如题所述

物质最早是作为哲学概念提出的,与其相对应的是虚无。作为物理概念,物质又与空间相对应。前者为物理对象,后者则为物理背景。

在古希腊时期,物质与空间被认为是两种截然不同的物体。物质是凡俗的,空间则是由叫作以太的精英构成的。

在经典力学时期,物质与空间是完全不等价的。空间可以决定物质的行为及其存在的状态,而物质却无法影响空间的分布。空间具有超然于物质的特殊地位。

然而,由于迈克尔逊-莫雷实验的零结果,没有发现空间的任何蛛丝马迹,所以爱因斯坦建立了狭义相对论,将绝对空间的概念排除在物理之外。

不过,随着人类的认识进入宇观领域和微观领域,发现巨大的天体是可以对其邻近的空间产生影响,使该空间形成特殊的分布;发现细小的粒子可以感受到空间的不连续性,从而具有波动性。

于是,科学家们分别建立了描述上述现象的广义相对论和量子力学。根据这两个理论,作为物理背景的空间又重新回到了人们的视野之中。


所以,物质与空间都是我们宇宙的构成要素,只是作为物理对象的物质是显性的,可以为我们所察觉;反之,作为物理背景的空间是隐性的,我们无法借助于感觉器官直接感受到空间的存在。

对于空间的感受,是通过物质的异常行为而间接地感受到的。因为,在超出宏观范围之后,物质的行为变得异常诡异,必须借助于空间的存在,才能够获得适当的说明。

所以,就现实世界而言,不存在绝对的无(无只是一个哲学的概念)。所谓无中生有,只是由隐性的空间转变为显性的物质。两者在本质上是相同的,差别只在于存在形式的不同。

由于普朗克常数h的存在,由于任何微观粒子都具有波动性,说明在我们的宇宙中存在着不可再分的最小粒子——量子,即我们的宇宙是由量子构成的:

离散的基态量子构成空间,受到激发的量子成为光子,由高能量子组成的封闭体系就是物质。

于是,物质(有)与空间(无)的共同本质在于两者都是由量子构成的,它们的区别则在于前者是封闭的,后者是开放的。因此,无中生有,就是由离散的量子凝聚成量子的封闭体系。

在宇宙膨胀之初,宇宙膨胀的速度远大于其内部传播能量的速度(光速)。于是,宇宙内部的平衡无法借助于自身的交流来实现。因而,只能将局部高能的量子屏蔽起来,形成量子的封闭体系,以此来缓解宇宙内部的不平衡。

这就是所谓的无中生有的物理机制,物质只是宇宙在其膨胀过程中的副产品,是能量缓释器。

当宇宙的演化越过临界点,即宇宙膨胀的速度小于其内部传播的速度时,宇宙内部的平衡就不再需要屏蔽高能量子了。于是,在宇宙的内部,不仅终止了无中生有的过程,而且开启了由有变无的进程。这就是为什么我们现在看到的各种物理现象,大都是质量转化为能量的原因。

总之,无中生有的本质,是量子由离散的隐性转变为封闭的显性过程,是早期宇宙剧烈的膨胀所泛起的涟漪。

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第1个回答  2021-04-08
宇宙中的物质是来自于宇宙诞生初期的奇点,奇点中存在大量的粒子,这些粒子爆炸的过程中,形成了各种不同的原子,这些原子散落在空间中,相互作用就形成了物质。
第2个回答  2021-04-08
一开始是宇宙的黑洞与白洞碰撞,撕裂空间,产生了巨大的能量,元素与灰尘,灰尘与元素则会越来越聚集,形成物质。
第3个回答  2021-04-06
他并不是无中生有,而是一直存在的,只不过你看不见的时候,是因为他没有达到形成他的条件。