全宇宙的东西是哪里来的?

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/15 22:41:54

全宇宙的东西是哪里来的?
全宇宙的东西是哪里来的?

全宇宙的东西是哪里来的?
科学并不保证所有的问题都有答案.只有在人们获得了 足够的资料之后,科学才能向人们提供一个作出回答的方案. 但是迄今为止,我们还没有掌握足够的资料来告诉我们宇宙 间的物质究竟是从哪里来的.
然而,即使如此,我们仍然可以作一些推测.我自己就 曾经想过,在宇宙间可能存在有某种称为“负能量”的东西, 这种“负能量”和普通的“正能量”完全一样,所不同的仅 仅是,同等数量的“负能量”和“正能量”加在一起,将会 成为“乌有”(正如+1和-1相加等于零一样).
反之,“乌有”则可能突然转变为一团“正能量”和一 团等量的“负能量”.如果事情确是如此,那么,这一团 “正能量”就可能发展成为我们现在所知道的这个宇宙,与 此同时,还可能在别的什么地方存在一个相应的“负宇宙”.
但是“乌有”又怎么会突然变成两团相反的能量呢?为什么不会呢?如果0=(+1)+(-1),那么, 这个零所代表的东西就完全有可能变成+1和-1.也许在 一个“乌有”的无限海洋中,会经常不断地形成大小相等的 一对对正能量团和负能量团,以后,在它们经历了进化演变 之后,又一次相互结合在一起而成为“乌有”.而我们现在 则正好处在“乌有”与“乌有”之间的一个时期内的一个能 量团中,并在对它感到奇怪.
当然,上面所说的仅仅是一种推测.迄今为止,科学工 作者既未探测到任何像“负能量”这样的东西,也未找到任 何理由来使他们设想宇宙间可能存在有这样的负能量.因此, 除非他们有朝一日终于发现了这样的负能量,否则我的设想 将是毫无意义的.
至于第二个问题,即宇宙之外是什么这个问题,我的回 答是:宇宙之外是一个非宇宙.
你看了这个答案,也许会说“你的这个答案丝毫也不说 明什么问题”.你的话也许是对的,但是从另一方面讲,在 实际生活中往往就有许多问题是得不到有意义的回答的(例 如“天到底有多高?”).所以,这一类问题都是“没有意 义的问题”.一般说来,科学工作者甚至根本不愿去思考这 类毫无意义的问题.
然而,我们是不是可以从另一个角度来想一想这个问题 呢?假定你是北美大陆中部的一只具有高度智慧的蚂蚁,而 且还是一只一辈子都在“旅行”的蚂蚁.在这种情形下,在 你不断向前走的过程中,你已经走过了一平方米又一平方米 的地面,同时你还发明了一个小望远镜,使你能看到你前方 几公里以外的地面.在这种情况下,你一定会认为这块地面 是无边无际的.
但是你也许会提出一个疑问:这块地面是否有一个尽头 呢?这样一来,就会进一步产生一个使你感到困惑的问题: “如果这块地面是有尽头的,那么,在尽头的那一边将是什 么东西呢?”
当然,你所以会提出这个问题,是因为你唯一体验到的 仅仅是地面.你从来没有见到过海洋,对海洋一无所知,因 此,你除了陆地以外,不可能想象出别的什么东西.在这种 情况下,你就很可能会这样回答:“如果陆地真是有尽头的 话,那么,在陆地的那一边一定是一块非陆地,不管这块非 陆地到底是什么东西.”这样看来,这样的回答应该说是对 的吧!
既然如此,如果我们把宇宙定义为物质、能量及由这些 物质和能量所充填的空间这三者的总和,并且宇宙真是有尽 头的话,那么,在宇宙尽头之外的就应该是散布在这个非空 间的非物质和非能量.总之,是一个非宇宙.
如果这个宇宙是起源于一团正能量,而这团正能量是和 一团负能量一起由“乌有”形成的,那么,这个宇宙尽头之 外的就应当是“乌有”,而这个所谓的“乌有”也许就是非 宇宙的另一种叫法.
而海森堡的不确定性原理展现了更奇特的场景:我
们知道t测量得越准确,E就越不确定.所以在非常非常短的一刹那,也就是t非常确定的
一瞬间,即使真空中也会出现巨大的能量起伏.这种能量完全是靠着不确定性而凭空出现
的,它的确违反了能量守恒定律!但是这一刹那极短,在人们还没有来得及发现以前,它
又神秘消失,使得能量守恒定律在整体上得以维持.间隔越短,t就越确定,E就越不确定
,可以凭空出现的能量也就越大.
现在如果我们谈论“空”,应该明确地说:没有物质,没有能量,没有时间,也没有空间
.这才是什么都没有,它根本不能够想象(你能想象没有空间是什么样子吗?).不过大
有人说,这也不算“空”,因为空间和时间本身似乎可以通过某种机制从一无所有中被创
造出来,我可真要发疯了,那究竟怎样才算“空”呢?
不过上世纪60年代末,有人想到了一种可能性:引力的能量是负数(因为引力是吸力,假
设无限远的势能是0,那么当物体靠近后因为引力做功使得其势能为负值),所以在短时
间内凭空生出的物质能量,它们之间又可以形成引力场,其产生的负能量正好和它们本身
抵消,使得总能量仍然保持为0,不破坏守恒定律.这样,物质就真的从一无所有中产生
了.
许多人都相信,我们的宇宙本身就是通过这种机制产生的.量子效应使得一小块时空突然
从根本没有时空中产生,然后因为各种力的作用,它突然指数级地膨胀起来,在瞬间扩大
到整个宇宙的尺度.MIT的科学家阿伦•古斯(Alan Guth)在这种想法上出发,创
立了宇宙的“暴涨理论”(Inflation).在宇宙创生的极早期,各块空间都以难以想象
的惊人速度暴涨,这使得宇宙的总体积增大了许多许多倍.这就可以解释为什么今天它的
结构在各个方向看来都是均匀同一的.
暴涨理论创立以来也已经出现多个版本,不过很难确定地证实这个理论究竟是否正确,因
为宇宙毕竟不像我们的实验室可以随心所欲地观测研究.但大多数物理学家对其还是偏爱
的,认为这是一个有希望的理论.1998年,古斯还出版了一本通俗的介绍暴涨的书,他最
爱说的一句话是:“宇宙本身就是一顿免费午餐.”意思是宇宙是从一无所有中而来的.