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人類能夠在短短數幾千年的時間裏,從落後的農耕時代邁入到先進的工業時代,科學絕對是其中最重要的推動力。
不過,科學雖然擁有巨大的力量,但它離“萬能”還隔著無數條難以逾越的天塹,因為在人類探索世界的過程中,還有許多問題根本無法用科學來解釋,而這些無法解釋的問題被統稱為“終極問題”。
在為數不多的終極問題中,宇宙的起源問題絕對是其中最吸睛的問題之一。為了對這個問題進行解釋,各種各樣的假說理論被陸續提出,而真正被主流承認的其實還是大爆炸理論。
它能被承認和接受,靠得並不是符合人類邏輯的縝密推理,也不是毫無漏洞的理論模型,而是大量確鑿的觀測證據,比如光線紅移等等。
根據大爆炸理論,我們現在目光所能觸及的和不能觸及的一切,全部來自於138億年前那場顛覆人類認知的爆炸。
而在知道這個事實之後,許多人心中出現了一個疑問:物質不能憑空出現,那麽最初的宇宙是如何誕生的呢?
可能和很多人想的不一樣,物質其實是可以憑空出現的。在早前的物理學中,質量和能量是分別守恒的,它們各管各的互不影響和侵犯。
但在後來的實驗研究中科學家們發現,質量守恒和能量守恒都是錯誤的,或者說不嚴謹的,因為能量和質量在某些條件下是可以互相轉化的,轉換的比例由E=MC^2決定,但質量和能量的總和卻總是守恒的,這就是質能守恒定理。
如果覺得這段話還有些晦澀難懂,那麽我們可以換句話來說,在後來的研究觀察中科學家們發現,質量和能量各自並不是守恒的,但它們的總量卻是守恒的。
不僅僅是發現質量和能量各自並不守恒,科學家們甚至還發現整個世界是量子的、是充斥著不確定的概率的。
在新的理論體係下,微觀粒子每時每刻都會從虛空中“冒”出來,就好像它們從某處“借”到了能夠支撐它們現身的能量一樣。
但借來的總是要還得,所以這種粒子的存在時間非常短暫,在瞬間之後它們就會歸還能量、重回虛無,所以科學家們將這種粒子稱為“虛粒子”。
根據波粒二象性理論,每個微觀粒子都會有一個波的形態,而波有長度,所以如果我們將兩塊金屬板挨得極為接近,那麽兩塊板子之間極小的距離就會限製虛粒子的出現,從而使得兩塊板之間空間出現的虛粒子小於其能夠自由活動的空間。
大家都知道,粒子和物質表麵碰撞產生了一種宏觀力——壓力,如果兩塊金屬板之間的虛粒子密度很低,那麽內側的壓力就會小於金屬板外側虛粒子和金屬板碰撞的壓力,哪怕這兩塊金屬板被置於真空中,依舊還會產生相同的“氣壓差”,宏觀表現為靜壓力。
由於這個力是由物理學家亨德裏克·卡西米爾(Hendrik Casimir)在1948年提出的,並於1996年被實驗證實的,所以它被命名為“卡西米爾力(Casimir Force)”,而金屬板實驗中出現的奇妙現象則被稱為“卡西米爾效應(Casimir effect)”。
顯然,物質是能夠憑空出現、憑空消失的,隻不過它們依舊會受到“質能守衡”的約束而已。
例如在卡西米爾效應中出現的虛粒子,它們的出現就是依賴於借來的能量和質量,但借來的能量和質量幾乎在瞬間就會被它們揮霍一空,所以虛粒子消失了。
上世紀70年代,物理學家愛德華·特萊恩(Edward Tryon)從物理學家彼得·伯格曼(Peter Bergmann)那裏得知,引力勢能從性質上看和“負能量”是相同的,並且在宇宙尺度中還和物質總質量對應的能量匹配,由此他提出一個大膽的猜想:宇宙是憑空出現的。
說得更詳細點:宇宙是由真空的量子漲落產生的虛粒子構成,和正常虛粒子不同的是,這些虛粒子借來的能量並沒有立即就歸還回去,而是被以“引力勢能”的方式記在了賬本上。
靠著這麽一大筆“外債”,地球、太陽係、銀河係、超星係團等等一係列宏大、瑰麗的天體和天體結構出現了。
總的來說,宇宙究竟是如何出現的,科學界目前還沒有真正的定論,一切都是建立在現有的觀測和猜想之上,或許未來會有更加準確的答案出現,但就目前來看,物理學理論是支持從無到有生成整個宇宙的,所以你說宇宙是憑空出現的並無不妥。