动态宇宙

科普中国-科普文创 2017-12-18

  第一节 大爆炸

  宇宙上,常常从大爆炸开始计入时间,在大爆炸之前,有些什么,大家都不知道,所以哪,当然从大爆炸开始计入时间,说起大爆炸,首先要谈它的过程(当然,也是人们的想象,就像大爆炸一样)一个高能量的小点,高质量的小点,砰的一声,爆炸了(迅速膨胀,与爆炸类似。还有,其实声音是没有的,有也在宇宙之外)当然,值得一说的是,宇宙初始爆炸时,膨胀速度似乎大于光速。(我们取膨胀速度为λ)这意味着,在现在看来,光抵达不了宇宙的尽头(所以不要幻想加速越出宇宙,爱因斯坦告诉我们,任何物质不能加速至高出光速,所以宇宙最开始时,时间也就无从谈起了)。

  继续,在快速膨胀过程后,能量(也可以想成虚拟粒子)聚集成了大量正夸克和反夸克,它们在胶子作用下(当然这好像还是虚拟粒子,只是大一级别),生成了中子和质子,当然还有反质子,反中子,但很快他们互相歼灭,重新成为能量(下一节,将会讲到,这是宇宙开始时的基本能量)但是由于正中子质子稍多存了下来(多么巧合,这构成了你我。),也许有人会问,如果反质子中子稍多哪,那就是反质子中子构成你我,当然,只要我们将反质子中子称为正质子中子,就行了,这只是名称问题,这微弱的多的部分恰好构成你我及世间万物,多么的巧合。

  继续,在逐渐冷却后,质子中子逐渐吸引,在强相互作用的作用下,生成了原子,这时化学就加入进来了,当然仅仅是化学元素加入进来了,而且只有一种氢元素,还有稍稍一点锂元素和氦元素(在稍后几章将会讲到原因),很显然是不足以构成多样的物质的,所以宇宙要进入下一个阶段了。

  第二节 始恒星

  在基本元素被创造出来后,常识会告诉我们,时间的流淌还会继续产生其他的元素,因为只有这几种原始元素是不足以构成我们现在的世界的(这很明显,化学更会告诉我们这些),所以要说一说其他元素的由来。

  这涉及到两个学说,当然事实只会支持其中的一个,一个是原始创造说(至少我想这么叫),第二个是恒星熔炼说。当然,在上一节提到的事实上来看,第二个是对的,但在历史上这两个学说争论了好长时间,(这是一定的,最初这两个学说都只是猜测,直到对大爆炸遗留信息找到很多后才证实了孰对孰错)证实了恒星熔炼说,就要说一说这些恒星了。

  最初的恒星产生,经研究证明,是万有引力存在的缘故,万有引力将无数的氢原子聚集在一起,能量守恒定律告诉我们,重力势能不会消失,最终将转化为其它能量,也就是这里的热能,而这热能聚集到一定地步,温度上升到非常高时,分子热运动已然到了无以附加的程度(想象一下,仅仅稍微加热一下你的晚餐,扑鼻的香气就会溢出来,这是分子已经很快的热运动了,再想想一下原子弹的中心温度)在这种情况下,氢原子发生了融合,并放出能量使得后续更多的氢原子融合生成了氦原子。在温度的继续升高下(温度会升高这点很容易证明,热聚合反应发电的基本原理,根据E=mc2易知在核反应中稍稍减少的那一点质量也会变成相当大的能量),氦原子发生聚变,生成碳原子等,最后生成铁原子沉积在恒星核处,温度的升高再也不能使铁原子聚合,核反应结束。但这依然不能说明世界上各种各样的重元素的产生原因,所以进入下一节。

  在这一节末,不得不说明一下,其实研究表明,如果最初宇宙质量分布均匀,万有引力就无法将最初的原子聚合在一起,恒星就无法生成了,当然这就涉及到了初始的能量了,现代理论表明能量存在会有可能聚合成物质,这会带来不均匀的质量分布,也就使得这样的情况不会发生了,世界一定会发展的。

  第三节 恒星与恒星群的形成

  上一节说到在始恒星当中氢元素在热核反应下生成了铁元素但是更高质量数的重元素生成不出来,很容易想到是缺少了某种条件,而为了达到这种条件生成其它元素,我们的始恒星们就需要献身了,在始恒星的归宿——一场因为热核反应再也无法抵抗万有引力的作用而发生的大爆炸中恰好满足了条件使得铁元素在爆炸瞬间发生了融合生成了更重的元素,比如金元素正是在这样的大爆炸中生成的,所以如果你有一些金制品,好好保留,这是始恒星的遗迹。

  在始恒星爆炸后,整个恒星不复存在,包括外层未聚合的氢原子和内层的铁原子还有最后生成的重元素全都被炸开抛向宇宙空间,而这些正式构成太阳这样的二代恒星的基础,也是行星形成的基础,这正是在地球上能找到重元素的原因,因为地球就是始恒星的遗骸构成的。现在让我们想象一下曾经的始恒星数量,联想一下现在的资源之多,这是多少颗始恒星的贡献啊,曾经的天空中也许不是黑的,因为始恒星数量之多使得天空几乎成了一片火海。正是在无数的始恒星爆炸后,新的恒星开始生成,但是这些新恒星较始恒星来说要小得多(研究证明二代恒星其实寿命明显长于始恒星,下一章将会给出证明。),而且也黯淡得多,但这却无法影响它们的作用,没有他们中的一员太阳,就不会有人类的存在,所以他们亦是一大功臣。

  上面说到了二代恒星之多,自然而然就会形成恒星群,这是万有引力定律的必然结果,虽然现代研究揭示万有引力受到暗能量的挑战,但在小范围内,聚集是必然的。提到恒星群人们自然会想到银河系——我们所在的星系。而再大一些还有比如本地星群包括银河系还有仙女座大星系(梅西耶天体之一)等。恒星群的存在间接的又一次告诉我们了宇宙的辽阔,所以我们更应该先缩小一下范围,说一说太阳系。

  第四节 太阳系

  说太阳系当然要先说太阳,一颗绝对星等为4.83的恒星,当然随时间这个数会变化,可以想象,在太阳出现之前我们是不会有太阳的绝对星等的,所以这是一个变化的量。与所有二代恒星一样,太阳也是由始恒星的残余形成的,所以它不会因反应过于剧烈而很快消亡,这意味着太阳将有足够长的寿命来等待生命的形成。

  正是因为有太阳这样的恒星,当然还有大自然巧妙结合的地球位置,使得生命得以形成,使得你我存在,当然也许有人会问,如果你我不是在地球上形成的,而是在另一个宇宙中的行星上形成的,那么当然我们会将那一个恒星称为太阳,而那个行星称为地球,这体现了一个新的概念,稍后会讲到。

  生命是在一种巧妙地情形下被生成的,常识告诉我们生命产生在海洋中,想一想也可以看出,也许只有海洋有发生这么多种奇妙变化的条件,生成第一个拥有自我复制机能的生命体,正是从这第一个微生物最终发展出了人类,然后人类逐渐进化到了现在,当然具体进化过程留给生物学家讨论。

  历史到这里结束了,因为现在称为“现在”。

  从这节开始,我开始避免使用括号作注释,但怎么看括号才是最有意思的东西不是么?

  第一节 宇宙到底是什么

  说起这个概念,中国的古书上说,“往古来今谓之宙,四方上下谓之宇”——《淮南子》,所以宇宙实际上就是时间和空间拼接在一起,两者的一个集合体,这就是宇宙,我们所在的这个大的空间里。西方有人认为,宇宙便是全部的星系,这个空间中所有物质的集合,但不免怪怪的,都说,我们在宇宙里,我们怎么可以是在自己里呢,自己在自己里这是一个悖论。但转过来看,如果宇宙只是这个虚无的空间和时间,未免太过无聊,真正的空是没有研究价值的,我们需要可以观测到,感觉到的东西来研究和解释。

  那么,不妨这样假设,宇宙便是时空和物质的组合,两者皆非宇宙,两者亦皆为宇宙,我们自在宇宙中,也自然是宇宙的一部分。宇宙就是这样的无边无际又“充实”的一个集合体,它包含着我们这些想要去看透它的人。

  宇宙本身定义成这样似乎无懈可击,但必然,没有任何东西是完美无缺的;无缝的天衣也只是神话;鸡蛋这样光滑的表面实际上也是可以找到缝隙的,当然,没有气孔里面的小鸡不就无法生存了?有人质疑宇宙真的只有这么点东西么,宇宙是不是应该添加一些东西进去呢,比如那出现在黑洞这迷离的物体上的理论,虫洞。虫洞连接这两个宇宙,那么我们宇宙中应不应该包括这个虫洞呢?这不太像两个沿河分开的区,河上的桥可以分归两边去管理,虫洞本质上来讲是一个点,这个点又怎么分开,点是没有长度的,点就是最小的空间单位,点是没有划分的可能的,那么只能把点算给其中一个了……如果宇宙有思想,我想它肯定相当关注这一划分结果毕竟,虫洞在宇宙中是到处都在出现的,宇宙只想表达它对于竞争失败所带来难受的心情……不,这不正确,我们为什么要去尝试划分一个点呢!最好的解决办法难道不是直接将另一个宇宙包含在我们的宇宙概念中,把这个两个“宇宙”的集合称为大宇宙,而把其中的每一个称为平行宇宙就好了,这样这个点就可以不属于两个平行宇宙中的任何一个,而只是大宇宙中两个平行宇宙的连接桥而已了。这样的宇宙定义是否科学,我认为是科学的,但平行宇宙更多的跟一些神奇的现象有关联,下一节我们来讲一下这些神奇的现象。

  事实上,宇宙的定义并不需要那么的精确,因为我们的宇宙本身就是动态的,它是不断变化的,因此,对宇宙的定义也应该随着时间不断改变,我们应该随着认知方法和认知的广泛性的改变来改变我们对宇宙的定义。

  从上面的这些讨论,我们可以得出这样的一个结论,宇宙到底是什么呢?宇宙事实上就是我们所在的这个空间和时间或者更高维的度量的总和以及在这些集合里物质以及非物质能量等我们可以认知到的所有东西,我们可以认知到的东西越多,那么宇宙的概念就越大。

  有些人将宇宙当做一个大的智慧,这种想法是否正确其实也无从评断,到底人类的存在是不是宇宙特意安排好的,也没有什么明显的证据来证明,而外星人创造的这种学说,大抵也可以当做无稽之谈,但这确实是一个可以讨论的很有趣的事情。

  第二节 一些有趣的说法

  正像上节所说,平行宇宙本身就是一个很怪异的概念。因为,平行宇宙本身看起来好像是一面你无法通过的界限,这就像一面镜子,你是不可能到镜子的那一面的,即使很多的故事中的主人公都有着穿越镜子的能力,或者说与镜子里面的自己互换的能力,这其实很怪,无论是穿越亦或是互换,镜子里的人原则上应该与本人的各种行为都是对称的,但故事中的主人公很多都进入到了一个正常的世界中,嗯?这不是镜子啊。所以,不要害怕什么镜子里有另一个自己,而且有可能和我们互换这种诡异的说法,哪怕是包装上平行宇宙这样的理论,这都是没有任何的科学依据的。想那些被鬼故事吓得不得了的人,便不要再害怕,镜子既没有诡异的魔力也没有神奇的镜内世界。

  但是,是的,这里需要有一个但是,镜内世界那样的世界真的没有么?……是有的,只是不再镜子里面而已。平行宇宙并不都与我们所在的宇宙的物理法则相同,在其他的平行宇宙中,物体不一定相互吸引,球从地面抛出后不一定会落向地面,而有可能会远离地面,越跑越远。在其他的平行宇宙中,有可能物质的基本组成不是电子、质子和中子,而是其他的基本要素,甚至没有物质构成,只是空无一物的黑区。在千奇百怪的平行宇宙的可能中,我们有可能可以找到这样一个宇宙,它与我们的宇宙完全对称,那便是一个“镜中世界”。

  关于平行宇宙的另一个有趣的看法是这样的:一个人做梦事实上就是穿越到了另一个世界线上的平行宇宙中了,在这个宇宙中有着一个与我们自己相似的人,但这个人的经历与我们自己不一定相同。这个说法比较的可信,加之现在量子纠缠给予这一想法一定的科学性,很多人确实在梦中可以经历一些我们无法解释的事情,他们带来的记忆确实很多时候是真实的,与其称其为巧合,将其称为一种在梦中与另一个比我们进行稍快的平行宇宙中的自己发生了量子纠缠也不妨是一种好的解释,毕竟,尚且无法将这种说法证伪,将其看成一种美好的看法并不错误。

  关于平行宇宙的第三个事情是“时间旅行”。虫洞从其出现开始便为我们开了一个无底洞,这个无法填满的无底洞中充斥着各种无法解释的诡异悖论,比如外祖母悖论,基因悖论什么的?(在后面会讲)他们有着共同的特点,那便是,这些悖论都把我们引向这样一个结论,如果这个人穿越到了过去并进行相关操作便会证明他自己在进入虫洞之前的存在这一事实是错误,这是一个悖论,因为这是假设的基础,这被认为是人无法向过去进行实践旅行的证明。当我们引入平行宇宙这一概念后,向过去的时间旅行便成为了可能,但这并不与事实矛盾,因为所去往的是另一个宇宙的过去而不是自己宇宙的过去,改变过去的行为并不会对现在的宇宙有影响,也就不会产生悖论,但即使这样给予想要捕猎恐龙的人机会,但想要改变过去的人还是继续放弃自己的梦想吧。

责任编辑:科普云

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