史临川
26-06-28 10:13 微博认证:超话粉丝大咖(历史小喇叭超话) 头条文章作者

假如宇宙是被什么东西造出来的,那造宇宙的那个东西,又是从哪儿来的?在一切还没开始的时候,到底有什么?

咱们先来做一个大胆的想象:想象一个“什么都没有”的地方。没有物质,没有光,没有空间,连时间都没有。注意,不是黑乎乎一片——因为“黑”也算一种颜色。是真正彻底的“什么都没有”,连“存在”这个词都不存在。

然后问题来了:我们这么大的宇宙,装了几万亿个星系,它会不会就是从这种“什么都没有”里面自己蹦出来的?

如果你的答案是“不可能”,那你很可能低估了量子力学有多离谱,也低估了这个宇宙最底层的运行逻辑。今天我就用最通俗的大白话,给你从头讲一遍这个神奇的过程。

一、花粉过敏引发的惊天发现

1925年夏天,一个叫海森堡的年轻物理学家被花粉过敏折腾得够呛,头昏鼻塞,跑到一个小岛上养病。就在一个安静的夜晚,他发现了一个特别反直觉的规律:一个粒子的位置测得越准,它的速度就越模糊;反过来,速度测得越准,位置就越不确定。

怎么理解呢?就像你给一个跑步的人拍照。如果你想把他的脸拍清楚,身体和手脚就会变模糊;如果你想把动作拍清楚,脸就会变模糊。这就是不确定性原理。

这个原理还有一个隐藏技能:能量可以在极短极短的时间内“借”出来用一下,只要马上还回去,宇宙的账本就不亏。就像你趁老师不注意偷偷站起来又马上坐下,动作快得没人发现,就等于没发生过。正因为这样,粒子能从“什么都没有”的地方突然冒出来,又“唰”地消失掉。物理学家管这叫量子涨落。

那么,这种微观世界里的小涨落,有没有可能在某一次“闹大了”,直接变出一整个宇宙呢?

二、宇宙:一次超级大的“赊账”

1973年,一个叫特里昂的年轻物理学家在听讲座时随口说了一句:“宇宙该不会就是真空涨落变的吧?”全场哄堂大笑。但他没在开玩笑。

他后来认认真真算了一笔账:宇宙里所有的星系、恒星、行星加起来是正能量,而引力是负能量。正负能量加在一起,很可能总和正好等于零。也就是说,整个宇宙的能量是收支平衡的。一个总能量为零的东西,是可以从“什么都没有”中凭空出现的——只要它出现的那一刹那,符合量子力学的规则。

所以他大胆猜测:宇宙就是一次超级大的量子涨落,从绝对的虚无中,自己“借”了一笔能量出来。

三、暴胀:宇宙吹了一口气

但光有能量还不够。一个微小的能量泡泡,怎么长成今天这么大、这么均匀的宇宙呢?

20世纪70年代末,物理学家古斯想出了一个绝妙的解释:宇宙在刚出生的那一瞬间,空间本身经历了一次疯狂的、超光速的膨胀。他给起了个名字叫暴胀。怎么理解?比如你在气球上画一个黑点,猛地吹大,黑点会被拉开、拉伸、变淡,直到几乎看不见。宇宙也这样狠狠吹了一口气,只不过它吹的不是橡胶,而是时空本身。

这一吹,把原本可能密密麻麻的某些粒子冲散稀释到几乎探测不到。但问题也跟着来了:如果暴胀把一切都吹得过分均匀,那宇宙里就只剩下均匀分布的粒子,永远没法聚成恒星和行星。我们需要一些“种子”——一些稍微密一点、物质稍微多一点的地方。

这些种子从哪来?答案还是量子涨落。就在暴胀发生的那一瞬间,那些随机的、微小的能量起伏被一下子“冻住”,并且拉伸到了整个宇宙的尺度。它们成了宇宙里密度不均匀的原始印记。然后引力开始干活:密度稍微高一点的地方,会把周围的物质慢慢吸引过来。经过好几亿年的积累,这些地方终于被压垮,核聚变被点燃,宇宙的第一批恒星发出了光。

所以说,我们都是量子涨落的后代。

四、量子隧穿:让太阳“作弊”发光

量子力学不止在宇宙诞生时起了关键作用,在恒星发光这件事上也少不了它。按理说,太阳核心的温度根本不够高,氢原子核应该没法撞在一起发生聚变——它们就像两块同性的磁铁互相排斥。但20世纪初,物理学家伽莫夫给出了解答:在量子世界里,粒子像一团模糊的云,哪怕能量不够,它也有概率像幽灵一样穿过那道能量墙。这就是量子隧穿效应。

正是这种“穿墙术”,让太阳能够持续燃烧几十亿年。没有量子隧穿,太阳就不会发光,地球上就不会有生命。你身体里的碳和氧,也是在恒星内部靠这种穿墙术制造出来的。

五、宇宙的未来:从黑洞蒸发到永恒的黑暗

那么宇宙的未来呢?等所有恒星熄灭,宇宙陷入永恒的黑暗之后,量子力学还会继续工作。死亡的恒星残骸会在引力作用下无限压缩,但不确定性原理再次站了出来:电子不能在太小的空间里待着,它们会产生一种向外推的力量,叫简并压。这能让死亡的恒星变成一颗巨大的、冰冷的钻石,悬浮在黑暗中。

但“永恒”在量子面前也不保险。根据某些理论,连质子都可能自己衰变,消失不见。最后宇宙里只剩黑洞。而霍金告诉我们,黑洞也逃不过量子法则:在黑洞的边界,真空里的量子涨落会制造出一对粒子,一个掉进黑洞,一个逃出去。逃走的那个带走了黑洞的一点点能量,久而久之,黑洞会像冰块一样慢慢蒸发,最后彻底消失。

六、回到最初的问题

所以,我们到底活在一个怎样的宇宙里呢?也许真的像特里昂猜想的那样:在连时间都不存在的绝对虚无中,因为量子力学允许“从无到有”,一个总能量为零的泡泡概率性地冒了出来。然后暴胀,然后演化,然后靠那套精妙又疯狂的量子规则,运行了138亿年。最后有了你——一个由星辰组成、正在努力理解这一切的人。

宇宙不需要创造者。它就像量子力学告诉我们的那样:存在本身就是一条被允许的概率。它从绝对的无中借来能量,触发暴胀,演化出星系、恒星、行星,再演化出生命与意识。而我们这些星辰的后代,此刻坐在这里,用从恒星熔炉里锻造出来的碳和氧组成的神经网络,去回溯自己诞生的整个过程。#科技##科幻##科学#

这本身就是一次奇迹。

(来源:宇宙探微)

发布于 福建