宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

2022-09-11 22:27:06 文章来源 :网络 围观 : 评论
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  星系中的恒星释放大量的带电粒子,带电粒子充满星系盘的空间,使星系盘空间成为导电体。星系盘两侧释放的费米气泡也是带电粒子,费米气泡中的带电粒子扩散后与星系盘边缘连接,费米气泡中的带电粒子密度高于星系盘星系带电粒子密度,负电荷向星系中心运动,形成星系盘中强大的电力场。

  在电力场中正负电荷的运动方向相反,正电荷可以把负电荷当成楼梯爬出黑洞。空间可以不断地生成粒子再消失,黑洞内正电荷跑出了黑洞,为了维持电荷的平衡,黑洞内空间不断的生成正电荷粒子。

  从黑洞中跑出的正电荷在黑洞外与负电荷相遇,生成物质形成星系核中的星云,星云积聚形成星系核中的恒星,星系核中的物质在星系盘电力场的作用下,离开星系核使星系膨胀。

  简单地讲就是能量转化过来的。但是要仔细讲,实际上非常复杂,而且之间还不能回答其中最基本的问题。

  现在宇宙形成的主流理论就是大爆炸,大爆炸开始的时候宇宙温度非常高,首先产生了大量的高能光子,这些光子相互碰撞就按照爱因斯坦的质能公式产生了高速运动的夸克、胶子、电子等基本粒子及其反粒子,可以说是高温的基本粒子浆糊,还不是我们今天说的物质。到了大爆炸后大约一万亿分子一秒的时候,宇宙的温度冷却到了大约一千万亿度,夸克、胶子和电子及其反粒子就开始冷却形成了质子和中子,这就是最初始的物质。大爆炸后大约10秒,温度约30亿度,这就是宇宙的核合成时期,质子和中子就会结合形成氢、氦类稳定轻原子核(化学元素),其他轻原子核也会形成一点,但是非常少。当宇宙冷却到10亿度以下,也就是大爆炸大约三分钟,就不能再产生新的原子核了。所以我们宇宙中的物质基本上都是在宇宙大爆炸之后三分钟以内形成的。

  当然今天我们宇宙中的物质并不仅仅有氢、氦类稳定轻原子核,其他的元素主要都是在恒星的中心通过轻元素合成重元素的核聚变过程形成的,这种过程能够产生一直到铁这样的重元素,而核聚变过程中释放能量的过程就是恒星内部的能源机制。此外,超新星爆发的过程中也会产生一些比铁更重的元素。

  但是,上面的解释其实回避了一个重要问题:宇宙大爆炸开始的时候产生的正反物质(夸克、胶子和电子及其反粒子)的数量应该是相等的,那么为什么它们不形成数量相等的反物质或者全部相互湮灭掉呢?事实上,今天宇宙中几乎没有稳定存在的反物质(比如反原子核),比如,丁肇中教授领导的国际空间站上的AMS02实验的最初主要目标就是寻找反原子核,但是至今还没有找到,这是为什么?这就是著名的“宇宙反物质丢失之谜”,目前科学界还没有明确的结论。

  声明:由于太忙,我没有时间读我回答后面的评论和发给我的私信,当然也无法回答评论里面提出的问题和回复私信。如果您希望我回答您的问题,请在悟空问答提出,然后邀请我回答,我会在方便的时候挑一些问题回答。

  本题:要么挖空心思无以凭据,要么启示第三次物理革命,导火索是卡西米尔效应。

  第一次物理革命开创了经典动力学,第二次物理革命开创了相对论量子论,第三次物理革命开创了真空场动力学。国之学子不要错过机遇。西洋人非要搞弦理论,由他去。

  本题要回答“物质演化总机制”,以下是笔者的简要回答,不要爱氏相对论,不要哥派量子论,因为然并卵。只用经典动力学,稍加拓深即可。

  由于解释逻辑稍有复杂,先给一个物质演化机制总图,读者随我一同按图索骥,我的玩意,有高中物理基础,都能看明白。

  上图呈“?型”走向,共八大关节点,待后解释。先给出所依据的物理公设:

  第一公设:物质,是包括天体与粒子的物体,是兼有质量、能量与体积的存在形式。

  第二公设:孤体,即独立的物体,皆可模拟为一个既有自旋又有进动的漩涡体。

  第三公设:附体,即孤体的子系统包括附着体,除了自身的运动以外,还同时兼有与孤体同样的自旋与进动。

  第四公设:真空,充满任意空间。实体内空间的真空场密度=实体质量÷实体体积。实体外空间密度=实体质量÷引力场体积。

  第五公设:演化,即变相不变质。实体被加压则缩小或聚合,实体被减压则膨胀或分化,实体被猛击则聚合或分解。例如:

  场量子受压,缩小为引力子,即:场量子?引力子。

  引力子受压,则聚合为光子,即:n个引力子?光子。

  光子受压,则缩小为电子,即:光子?电子。

  电子受压,则缩小为质子,即:电子?质子。

  电子与质子受压,则变成中子,即:电子+质子?中子。

  质子与中子受压,则变成原子核,即:质子+中子?原子核。

  

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

  原子受压,则聚合为分子,即:n个原子?分子。

  分子受压,则聚合为大分子,即:n个分子?大分子。

  混沌,相当于“无极”,即:宇宙真空场的场量子以光速自旋以光速作最无序的震荡。

  场量子的无序即无极,混乱至极到最分化、最均匀、最大熵。场量子间隙极小,对撞概率极大,动能几乎抵消,即:ΣEki≈0,因此根据热力学第一定律,混沌态几乎在绝对零度。

  把背景微波辐射近似为混沌,温度2.725K,场量子质量m=3kT/c2=1.26e-39kg。

  场量子原本以光速作无序震荡,在亚原子以光速自旋的角动量挤压下,变成有序推涌的引力子。

  根据万有引力定律,可推导引力机制公式,进而求得引力子质量:g=1.42e-39kg。以下是前文摘要的推导过程。

  光子是电磁波的基本单元,相当于一个波长,或引力子(g)集团。光子(γ)的质量恒定为6.4亿个引力子,即:(γ)=6.4e8(g)=9.1e-31kg。

  根据麦克斯韦方程:c=1/√ε0μ0,即真空光速不变,只取决于真空介质的电容率与磁导率。其根本原因,是场量子与引力子本来就以光速运动。即:光速是真空引力场的固有属性。

  只要对空间施加角动量,就可以激发引力子集合为光子的有序推涌,就有电磁波。

  光源,或光子发生器,既可以是电磁振荡谐振子,如感容振荡器,原子光谱发生器(电子+质子的谐振子),也可以是机械震荡谐振子。

  光子,是派生谐振子。光子,与声子一样如长江后浪推前浪,依次有序的做径向推涌。

  显然,光子是真空介质场量子的重组形式,是传播电磁辐射能、机械震荡能的载体。

  光子传播机械波的程序是:波源谐振子→光子→声子→光子→声子...,由于声子震荡速度很慢,是限制性速度,故声波速度很慢。

  在超高温、超高压、超高频环境中,例如在恒星内部的核聚变过程中,1个光子可以被压缩为1个电子。继而实现从玻色子向费米子的突变。

  反过来,在电子对撞机实验中,电子被加速到v=0.999c,达到电子康普顿效应最短的临界波长λc,此时,电子会骤然膨胀为最高频的伽玛光子。这就是所谓的湮灭反应的本质,而不是什么物质湮灭成了纯能量。

  高频光子,在自己的长途跋涉中,因为最小作用量或熵增加趋势,总要渐渐衰减或降频,渐渐膨胀或减密,即所谓的熵增加红移。

  在超高温或超高压环境中,例如在恒星内部的核聚变活动中,1个或者1900个电子,被压缩为一个最高密度的质子。

  质子(p)内部的三夸克电荷uud被高密度场介质约束在一起的1个高能正电子e+。因此, 就电荷量而言,1个质子电荷=1个正电子。就引力场而言,1个质子质量≈6.4亿个被最大压缩的真空场量子。 质子以光速自旋的引力势能Ep,映射质子点电荷的电势能E库,即:mc2=ke2/r,由此可计算质子半径:r=1.5e-16m。

  在超高温或超高压环境中,1个正电荷质子与1个负电荷电子,会聚变为1个中子。

  质子与电子间的结合力,叫弱作用力,也叫W±/Z0介子,束缚性很差,但在原子核内部,被处于三角分布的胶子束缚着。

  但如果中子在原子核的占比过高,则不稳定,就有所谓的核衰变或嬗变,

  后来的事件,就不再赘述了。

  物理新视野,旨在建设性新思维,共同切磋物理/逻辑/双语的疑难问题。

  谢邀请!

  原创思想,我觉得物质是诱发出来的,因为宇宙是属于磁场感应性质的,而磁场的感应性,就是有着质量性的东西或是物质性的东西而存在着或是纠缠着的了。以及磁场性的这种感应性,就是一种运动性动态性质的,因此,就会演化出各种各样不同的物质出来了,而物质就是这样的出现了。但不知是不是这样的认为呢?而下面就交给砖家们继续的讨论吧!

  要了解这个问题,我们需要先了解一下,物质到底是如何构成的?

  上初中的时候,老师会说,物质是由分子构成的,分子则是由原子构成的。原子内有电子和原子核,而原子核还能继续再分构成质子和中子。甚至上到高中也就大概讲到这么多。实际上,质子和中子也是可以再分的,比质子还要小的是夸克,三个夸克可以构成一个质子。不过,电子其实没办法再分了,因此,电子和夸克是基本粒子。

  所以,当我们问宇宙中的物质从哪里来,实际上,我们可以把这个问题转化成构成物质的粒子是从哪里来,也就是夸克,电子,中子,质子这些粒子是如何来的。其实这些粒子都是形成于宇宙诞生之初的。那具体咋回事呢?

  根据普朗克卫星最新的观测数据,我们知道宇宙诞生于138亿年前,起源于一次大爆炸。大爆炸之后,宇宙的空间剧烈的膨胀,温度开始降低。

  而早期的宇宙其实类似于一锅能量汤,内部充满了能量,而夸克,中微子这类的粒子也就是在这个时候形成的,但它们的形成机制目前我们还不得而知。那电子以及其他粒子呢?

  我们都知道,粒子都有自己的反粒子,质子的反粒子就是反质子,电子的反粒子就是正电子。如果一个电子和一个正电子对撞,那就会发生湮灭,原本一对电子的质量等价于相对应的能量,最终以能量的形式释放出来。

  (这里可以利用爱因斯坦的质能方程E=mc^2进行等价。)

  而光子的反粒子就是它本身,如果一对光子对撞,在一般的条件下根本不会发生什么。但如果一堆光子所具有的的能量要大于一对正电子和电子所具有的的能量。(这里依旧是利用质能等价进行换算得到来比较。)只不过,这种高能的光子需要非常高的环境温度,就拿一对光子对撞产生一对电子来说,至少需要在60亿度左右才可以实现。而其他粒子的形成也类似于这样,只不过所需要的温度条件不太一样。

  不过,这里也有一个问题,那就是光子对撞之后产生的是一对正反粒子。而每10亿对质子和反质子还会对撞,发生湮灭,同时释放出大量的能量,整个过程循环往复,唯一不同的就是,每10亿对还会留下一个质子(正物质),同样的,每十亿对正电子和电子的湮灭,还会留下一个电子,至于为什么会这样,现在还没有搞清楚。也正因为这个原因,我们现在的宇宙才是一个正物质主导的宇宙,如果没有10亿分之一的幸存者,可能宇宙中也就不会有物质粒子,也就不会有物质了。

  说句题外话,如今宇宙中的物质粒子,都是10亿分之一的幸存者,而物质由粒子构成,也就是说,宇宙中的物质其实是10亿分之一的幸存者集合。

  当这些物质粒子形成之后,宇宙由于还在继续膨胀,因此温度还在逐渐下降,此时的宇宙其实像一锅粒子汤,其中充满了各种粒子,比如:电子,光子,原子核等等。但是还没有原子结构。

  后来,随着温度的继续降低,大概在宇宙大爆炸之后的38万年,也就是宇宙38万岁时,宇宙的温度降到了3000度左右,这之后原子核俘获了电子,形成了原子结构,而光子也摆脱了束缚,开始在宇宙中传播,这也就是宇宙大爆炸的余热,被我们称为宇宙微波背景辐射,目前我们还可以通过探测器观测到。

  也就是说,从这个时候,宇宙中开始有了完整的原子结构,而原子后来构成了各类的天体。不过,此时的原子主要是氢原子和氦原子,原子序更大的元素原子(≤铁元素原子序数)其实是在恒星内核当中通过核聚变反应形成的,而大于铁元素原子序数的元素是通过超新星爆炸和中子星合并而形成的。而各种元素的原子就构成了如今地球上各种不同的物质。

  简化的回答就是道生场,场生灵,灵生觉,觉生慧,慧生识,识造物。道最初原本是无形无相的能量,道有动静,原始能量的振动使最初的道成为无形有相的能量场即万物之母,万灵之母。每个自性的母灵通过感觉、感知有了合一的智慧,为了体验自身又诞生了分别的意识,意识产生能量波,所有自性的能量波的辐射、干涉形成复杂多样的、有形有相的微观物质,微观物质的聚合生成更为宏观的显化物质。有物混成,先天地生,光具有波粒二象性,光是宇宙万物的最初始形态,这是一个从无到有的过程,是从微观到宏观的过程。这里寥寥几句很难详尽,尽量感悟吧。

  这实际上是哲学问题,人类始终在问,我是谁?来自哪里?走向何方?总想追寻终极,于是有了上帝,有了康德巜宇宙发展史概论》及星云假说,有了黑格尔完美辨证法体系和绝对思想,有了牛顿上帝第一推动力,有了《易经》、有了王阳明心学,有了现实遵循并为指导的并证明正确的辨证唯物主义,宇宙无边无际,时间一惟直前,当康德质疑时,开德国古典哲学先河,黑格尔追求完美,以大小逻辑构筑辨证体系,马克思独领风骚,引领指导了哲学航向。

  人们常说,你不可能空手套白狼,你不可能无中生有,这些话适用于生活中的大多数情况,也是我们所知的真理。但是并不适用于我们的物理宇宙。

  我这里说的不仅仅是宇宙中的一小部分,而是整个我们所能认知到的宇宙。现在看一下你周围的一切,不管是你办公桌上的陈设物品,或者是地球上的生命奇迹,还是数十亿光年之外的宇宙中所能看到的一切,我们每个人都很好奇,这一切来源于哪里?宇宙真的是无中生有吗?要解答这个问题,我们首先要了解“无”的科学定义!

  根据广义相对论,我们知道质量或能量的存在,就会扭曲宇宙的时空结构,也就是说,如果我们想真正达到物质虚无的状态,我们的宇宙就什么都没有。

  从理论上讲,理想的情况就是真实的虚无:没有辐射,没有能量,没有空间曲率。我们可以想象一个完全空无一物的空间,我们周围的时空没有曲率,而是完全平坦的。

  这种“无”在我们宏观世界中是真正意义上的无,而我们目前的科学理论认为整个宇宙就是从这种虚无中诞生的。

  如果我们将宇宙中的所有物质、能量和曲率移除,就只剩下一个空的时空。在大尺度上(这里的“大”意味着比质子等亚原子粒子大)时空确实看起来像我们上文中提到的平面网格。但是如果我们开始观察更小的尺度,这幅空的时空图景就不成立了。

  在最小的物理尺度上(普朗克尺度)时空根本不是平的。空无一物的空间本身会振动和弯曲,在任何给定的时间内,看似空无一物的空间中其包含的能量存在根本的不确定性。

  在非常小的尺度上,量子真空通过在非常短的时间内自发地产生成对的粒子和反粒子来表现出量子层面的基本不确定性。这不仅是理论上预测,也是实验性的事实。

  我们可以人为地制造一个真空室,虽然这个真空室不是很完美,但足以探测到真空中自发产生的粒子-反粒子对的物理效应。

  在一个真空室里面放两个平行的不带电的金属板,如果没有真空量子涨落,板块之间的力由万有引力决定。但是如果我们把两块板靠的足够近,就会发现真空波动会导致板块互相吸引!这种吸引力在本质上纯粹是量子涨落引起的,1948年以来我们已经探测到了这种效应,而且是绝对可靠的实验证据,这就是虚无的物理本质。现在,我们把真空量子涨落和时空膨胀结合起来!

  如果宇宙的早期存在于亚稳态或假真空状态,那么只要保持这种状态,量子涨落就在宇宙的各个尺度上被拉伸。

  但宇宙暴涨这种状态不会永远持续下去;宇宙最终会处在一种更加稳定的状态。当这种情况发生时,也就是宇宙暴涨结束的时候,宇宙会从亚稳态向更稳定的状态转变的过程中自发地产生物质和能量,这个过程被称为宇宙再加热。

  曾经延伸到整个宇宙的量子涨落,就变成了物质/能量最初比平均密度略高或略低的区域。

  随着宇宙年龄的增长,在万有引力的作用下,在数百万乃至数十亿年的时间里,密度更大的区域不断增长,形成了今天充斥着我们的宇宙的恒星、星系和星团。

  当宇宙发展到今天的时候,我们就看了到现在所处宇宙的模样。我们从无到有,这一切都来自于只包含量子真空能量的空时空,是“虚无”的真空创造了今天的宇宙,创造了数十亿个星系、恒星,以及我们所知道的一切。

  这说明宇宙暴涨停止时,有一部分真空能量被锁定在了真空中,真空仍然有一个非零的基本能量。这种时空的基本结构,最终会随着恒星燃烧、死亡、星系分离、所有不稳定的粒子的衰变,会让宇宙在遥远的未来再次进入一个寒冷、平坦、空虚、膨胀的虚无状态。

  因此整个宇宙来自于一种虚无的状态,而我们的宇宙最终也会返回到另外一种稍微不同的虚无状态。一切都从这个虚空中来,我们本身就是虚无。

  宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

  很多朋友都认为宇宙诞生于虚无,或者认为大爆炸论无中生有,这种都是完全错误的观点,宇宙的物质一直都存在,而且总量完全没有变化,大爆炸并不能凭空创造物质,它只是一个物质的转变过程!

  物质是由原子组成的,现在这是一个小学生都知道的事实,但直到100多年前的卢瑟福从α粒子的散射实验才知道了原子核的结构,原子核外层的电子占据庞大的空间,而的原子核却只占了微不足道的中心区域,但整颗原子的绝大部分质量都集中在原子核上!

  组成原子和的是质子和中子,两者克服库仑斥力被强作用力紧紧的束缚在一起,无论是让它们分开还是结合,都需要巨大的能量。因此要让普通的原子裂变或者轻元素聚变都是一件超级困难的事情!

  夸克和胶子是组成中子和质子的更小单元,中子和质子都是由夸克组成,但两者有个小小的区别。

  中子:1上夸克+2下夸克

  质子:2上夸克+1下夸克

  中子可以通过衰变转换为质子,自由中子的半衰期大约是800秒左右,原子核内部的中子也有一定的概率衰变!而质子则可以通过吸收能量转换为中子,比如太阳内核正在发生的事情,质子反应链的第一步,两个质子在高温下通过量子隧穿效应转换为氢的同位素氘,而这个概率很低,周期很长,这个效应保证了太阳是一颗超级长寿命的恒星(红矮星更长)

  夸克和胶子再往下就不能分了,它们都是属于标准基本粒子模型的一部分。

  质能转换方程,爱因斯坦在1905年6月27日发表《物质的惯性和它所含的能量有关吗》论文中阐述了E=mc2这个简单而又深刻的事实,一百多年来,我们认识到了质量真的可以转换成能量,比如裂变有0.094%左右的质量转换为能量,聚变大约有0.7%左右,而正反物质湮灭则可以100%的质量转换为能量!

  那么有能量转换为质量的方式吗?答案是有:一对伽马光子碰撞可以转变为电子和正电子对的,但是必须两个光子的能量足够高才行。

  这是能量转换为质量的一种模式,而普通光子比如我们的激光和太阳光,能量是明显不够的!科学家已经完成了质量转换为能量,也实现了从能量转换为质量,那么有没有处在中间状态的物质呢?

  2011年6月,布鲁克海文国家实验室的RHIC(相对论重离子对撞机)将两束金原子核加速到接近光速并使其碰撞,观测到了高能量密度和超高温的夸克胶子等离子体!测量到了净质子数分布的特征!与格点量子色动力学的计算结果进行比较后确定了重子数密度为零的情况下,从强子物质到夸克胶子等离子体的相变温度,根据计算这个温度大约为2万亿度。

  此时的物质处在能量和物质相变状态,向上则转变为能量,向下则是质量,也就是夸克和胶子。

  宇宙大爆炸是一个将纯能量状态的奇点,通过暴涨降温后,宇宙的温度低于相变温度以下,形成了物质的过程,当然它真正的过程并没有那么简单,而是有一个非常复杂的过程:

  

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

  普朗克时期:大爆炸开始至10^-43秒

  大一统时期:大爆炸之后10^-43秒至10^-36秒

  电弱时期:大爆炸结束之后,10^-36秒至10^-32秒

  电弱对称破缺和夸克时期:在大爆炸之后10^-12秒和10^-6秒g

  强子时期:大爆炸之后10^-6秒至1秒

  轻子时期:大爆炸之后1秒至10秒钟

  光子时期:大爆炸之后10秒钟至38万年

  夸克胶子相变温度转换发生在大爆炸发生后约10^-6S,从此之后,宇宙进入了强子时代,因为温度再往下,强子(比如中子和质子)就诞生了!再往后就是太初合成过程(核聚变),宇宙中生成了氢原子核,氦原子核以及里原子核,此时距离真正的原子诞生还需要38万年!

  因为宇宙密度还很高,高温导致电子游离,只有待温度降低才能形成原子,38万年后宇宙温度下降,逐渐变得清朗,光子也逃脱束缚在宇宙中飞奔!而物质的原子也真正形成,恒星也将也接过大爆炸的接力棒,继续在它演化的不同阶段中创造氢以后的大部分元素。

  【原创】对于宇宙的一切物质最初是怎么产生的呢之话题,我个人的观点认为,宇宙无限空间中所有一切的物质,都是客观循环存在的情况,更是一种永恒存在的自然现象。为什么会这样说呢?因为:

  只有太空间物质的客观存在,才会有现阶段地球人类的存在,才会有宇宙概念的存在,人类才会通过感知感觉的悟性去认识这个浩瀚无垠的宇宙。无限空间的宇宙,是一种客观循环存在的表现,既没有起点,也没有终点,是遵循着物质无限循环的自然规律,只会发生从一种物质形式向另一种物质形式的转变,或是从一个物体向另一个物体的转移,最终会达成物质周期循环运动之目的。物质周期循环的现象,像是一个圆圈,围绕着圆圈运行一圈视为一个循环周期,而圆圈的运动是一种无限周期的循环运动现象。

  因此,宇宙一切物质的运动,都是一种周期性无限循环的自然运动,实际上,是一种既没有起点也没有终点的循环运动,是一种客观存在的自然现象。既然如此,就不会存在着宇宙物质最初是如何产生的问题。

  不知这样的回答读者看后是否认同?!如觉得我说的对或有道理,希给个点赞并点击关注我。可阅读到我相关科学领域前沿上二千道的原创答题,定能阅览到你感兴趣的前沿科学知识,欢迎大家加入相关讨论或发表意见。宇明于东莞市。(注:原创作品,抄袭可耻。欢迎大家转发。)

来源:文章来源于网络,如有侵权请联系我们删除。
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