宇宙的本质是什么它由哪些物质组成研究它是不是有意义

发布时间：2023-10-03 16:30:55 所属栏目：外闻来源：网络

导读： 　　"宇宙的存在是否有赖于自然法则的真实性呢？如果连自然法则都并不真正存在的话，那么我们是否能够想象一个没有自然法则在其中的无序世界？"你要答案？没人知道！

　　但是，既然

　　"宇宙的存在是否有赖于自然法则的真实性呢？如果连自然法则都并不真正存在的话，那么我们是否能够想象一个没有自然法则在其中的无序世界？"你要答案？没人知道！

　　但是，既然宇宙能够被人类“看见”，而且人类就生活在宇宙之中，并且无时无刻不受着宇宙万物的影响，那么，研究宇宙的过去、现在和将来一定有意义的。

　　换一种说法，“物质”和“能量”是宇宙的两个基本组成部分。科学家面临的巨大挑战是，宇宙中的大部分物质都是看不见的，大部分能量的来源也不为人所知。如果我们看不到宇宙的大部分，我们怎么能研究宇宙呢？

　　宇宙充满了数十亿个星系和数万亿颗恒星，以及几乎数不清的行星、卫星、小行星、彗星和尘埃和气体云 —— 所有这些都在浩瀚的太空中旋转。

　　但是，如果我们把它们“放大”来看，这些天体的组成部分是什么，它们是如何产生的？

　　氢是宇宙中最常见的元素，其次是氦。它们加在一起，几乎构成了所有普通物质。但这只占宇宙的一小部分，大约5%。其余的都是由看不见的东西组成的，只能间接检测到。

　　这一切都始于大约138亿年前的大爆炸，也就是“创世纪”。爆炸当时超高温和超密集的物质突然迅速地向各个方向膨胀。根据美国宇航局的说法，几毫秒后，新生的宇宙是中子，质子，电子，光子和其他亚原子粒子的大量沸腾，在大约8亿开尔文度左右旋转。

　　天体物理科学系天文学教授Neta Bahcall说，“构成元素周期表中所有已知元素的每一点物质以及宇宙中的每个物体（从黑洞到大质量恒星再到太空尘埃斑点）都是在大爆炸期间产生的”。

　　“我们甚至不知道在如此高温，高度密集的环境中存在的物理定律”，Bahcall说。

　　大爆炸后大约100秒，温度下降到仍然沸腾的1亿开尔温度。大约380万年后，宇宙已经冷却到足以让质子和中子聚集在一起形成锂、氦和氢同位素，而自由电子被捕获形成中性原子。

　　在大爆炸期间还创造了其他东西：“暗物质”。

　　暗物质还不能直接观察到，但它的“指纹”保存在宇宙的第一束光或宇宙微波背景辐射（CMB）中，作为辐射的微小波动。科学家在1930年代首次提出暗物质的存在。几十年后，在1970年代，美国天文学家维拉·鲁宾（Vera Rubin）在恒星比预期更快的自转速度中发现了更多暗物质的间接证据。

　　根据鲁宾的发现，天体物理学家“计算”出暗物质也构成了宇宙中的很大一部分。但大约20年前，科学家发现宇宙中还蕴藏着比暗物质更奇怪的东西 —— “暗能量”，被认为比物质或暗物质丰富得多。

　　我们可以基于现有的人类物理学的已有的认知，神奇地列出一长串毫无根据的组成宇宙物体的元素的清单，并声称这就是无穷无尽的宇宙。但是，这是不是不太严谨？宇宙不仅仅是它所包含的东西，对吧？

　　我们可以测量定义宇宙性质的物理量，例如宇宙微波背景辐射（CMB）的温度波动，或者宇宙的膨胀率。但即使是这些度量也不是针对宇宙的，而是针对宇宙中的事物的。CMB就像浴缸里的水，而不是浴缸本身。宇宙膨胀率实际上是根据遥远星系的光谱测量其红移。一旦我们看到爱因斯坦的广义相对论预测宇宙几何作为一个整体可以膨胀或收缩，它与宇宙几何学的膨胀有关的推论就出现了。

　　爱因斯坦的方程模拟了宇宙，也就是说，它们试图描述其最显著的特征，以便我们可以在理论（生成方程）和测试它的观察之间建立联系。但是我们永远不应该把模型方程的解等同于真实的东西。

　　稍微严谨一点的说法是，“宇宙”这个词等同于它所包含的事物（星系，CMB......）和它的几何形状（弯曲的、扁平的、静态的、膨胀的......）。事实上，即使我们试图将宇宙起源建模为比物理过程更抽象的理论层面上，即所谓的量子宇宙学的一部分，当我们计算给定宇宙从“虚无”中出现的概率时，我们将宇宙等同于了具有给定几何形状和材料含量的实体（是不是大脑快冒烟了？

　　其他几何和物质内容意味着其他模型宇宙，但是这些模型远非真实的东西。然而，如果我们假设这些模型是真实的，那么我们可以通过观察它们来理解它们的存在。

（编辑：甘孜站长网）

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