物質不能憑空產生,宇宙誕生之前,所有物質都蓄積於奇點中嗎?
物質也好,能量也罷,它們都是不能憑空產生的,這就是質能守恆。
一種物質要麼是由其它物質聚合或拆解而來,要麼是由能量轉化而來,同理,當物質消失,它也會分解或聚合爲其它物質,又或者直接轉化爲能量。作爲能量的一種表現形式,物質所蘊含的能量是極其巨大的,這一點在覈反應中體現的淋漓盡致,只需要極其微小的質量便可以轉化爲極其巨大的能量。既然物質、能量,宇宙中的一切都不能憑空產生,那麼宇宙又是從何而來的呢?
1929年美國天文學家哈勃通過長時間地觀測發現,那些遙遠星系所產生的電磁輻射會隨時間發生規律性的變化,具體表現就是頻率降低與波長增長,這種現象就被稱爲宇宙紅移。
宇宙紅移向我們揭示了一個秘密,那就是所有的星系都在遠離地球,而且越遠的星系,遠離的速度就越快。我們不會自大地認爲地球就是宇宙的中心,所以這種現象說明星系的遠離並不源於星系自身的運動,而是源於宇宙的膨脹,是的,宇宙在膨脹。既然知道了宇宙在膨脹,我們就可以將一切掉轉過來,讓空間收縮。
於是宇宙中所有的物質重新聚合在一起,隨着物質越來越密集,質量越來越大,所有的物質都被撕裂分解爲最基本的物質形態,它們的體積不斷縮小,密度不斷增大,最終物質、能量、時間、空間全都聚合在了一起,形成了一個密度無限大、體積無限小的點,我們稱之爲奇點。
宇宙的起源被找到了,但卻產生了一個新的問題,那就是物質都哪去了?物質是不能憑空產生的,當然也不能憑空消失,一個密度無限小的點如何能蓄積下宇宙中所有的物質呢?
關於奇點,我們必須以一個截然不同的視角來看待,這裡所說的“點”與我們認知中的點並不相同,他不是一個具體的物質,而是一個概念,一個在三維空間中無法理解更無法描述的概念。
或者我們可以這樣說,奇點與我們所在的維度不同,我們是三維空間,而它是零維空間。以三維空間慣有的思維方式來看,零維空間就代表着虛無,什麼都沒有,可實際上這種虛無並不是真正意義上的絕對虛無,物質和能量會以另一種形式存在。
以量子力學的視角來看,在虛無狀態下同樣存在能量,這種能量會以虛粒子的形式成對出現。
也就是說所奇點中的粒子對會在瞬間突然出現,而就在出現的同時,它們又會相互碰撞而發生湮滅,由於生命週期極端,所以沒有辦法被直接觀測到,這種現象就被稱爲量子漲落,奇點中的能量就是以量子漲落的形式存在的,看似什麼也沒有,其實卻熱鬧得很。如果一直保持這樣的狀態,那麼奇點就不會發生爆炸,宇宙也不會產生,但所幸的是世界並不是完美的。
在非常偶爾的情況之下,虛粒子有時會不對稱地出現,這就導致虛粒子並沒有湮滅,而是留存了下來,這一來就打破了能量的平衡。
也許只是一次的偶然,也許是無數次偶然的堆積,最終奇點出現了我們難以理解的變化,在一次爆炸之後,時間、空間、物質、能量,一切噴涌而出,宇宙就此誕生。當然,這一切都只是基於現有觀測和現有理論的推想,科學家們試圖藉助量子力學之中的原理去理解奇點,不過只是希望自己離奧秘的中心更近一些。