宇宙中的物质到底是怎么出现的,宇宙中的物质是如何形成的

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-02-29 23:23:43

众所周知,人类生存的世界是一个叫做地球的星球。当人类走出地球的时候,我们就会发现,地球外是一个巨大的宇宙,当人类踏出地球的时候,就会对宇宙的奥秘产生无限的兴趣。

通过对世界奥秘的科学探究,我们发现宇宙是由物质组成的,这就是探索的过程。无物质就无恒星,无行星,无地球生命,无人类诞生。因此,有一个问题出现了:宇宙中的物质来自于哪里?它是无中生有吗?

在1995、1998和2003年,哈勃太空望远镜曾连续十几天甚至几十天曝光于不同地点的空域,看上去空无一人,最终获得了HDF、HDFS和HUDF三张照片。

宇宙中的物质到底是怎么出现的,宇宙中的物质是如何形成的(1)

透过这三幅图画,我们看到了一个奇妙而明亮的宇宙。也许很多人认为,宇宙是黑暗孤独的,物质稀少,星系稀少,可实际上,宇宙并不孤独,星系的数量多得难以计数。我们所看到的宇宙确实是非常黑暗的,它存在的范围非常有限。

但是,当我们看远一点,你就会发现,宇宙实际上非常明亮,有各种各样的星系、星星随处可见。甚至在133.5亿光年之外的太空中,仍有一些无法计算的星系在闪烁。很多星系都是由各种各样的物质组成的,而要想形成一个星系,就必须有大量的物质才行,那么这些物质从何而来呢?

为了揭示物质的起源,我们需要探索和研究宇宙的起源。科学家们通过大量的观测资料,提出了大爆炸理论,认为我们的宇宙是一个起源于138亿年前的奇点。正是那个奇特的点,由于某种力量的作用,大爆炸产生了早期宇宙。

宇宙中的物质到底是怎么出现的,宇宙中的物质是如何形成的(2)

自其诞生以来,宇宙并未停止扩张,而是以超过光速的速度迅速向外扩张,138亿年后,它才形成了今天我们所见的浩瀚宇宙。至于宇宙究竟有多大,现在还不清楚,人类可观测的范围只有930亿光年,这是因为光子的速度只有光速,而在另一个遥远的星系,光子的速度低于膨胀速度,而且永远不能到达地球。

因此,在可观察到的宇宙范围之外,还有更广阔、未知的宇宙。在我们了解了宇宙的起源后,也了解到在它还没有诞生之前,任何东西都是不存在的,没有时空,也没有空间,没有任何物质。

宇宙物质是在大爆炸后诞生的,那么它是怎么产生的呢?这是无中生有?从科学的观点来看,我们不相信世界上存在着无中有生的东西。所有的发生都有因才有果,物质的出现也是如此,它必然来自于其他的转化,那么是什么转化为物质呢?

宇宙中的物质到底是怎么出现的,宇宙中的物质是如何形成的(3)

这个谜使科学家陷入困境,直到爱因斯坦出现后才得到答案。爱因斯坦有两大理论,一个是相对论,另一个是等量的质能。当科学家们知道宇宙的起源时,在没有发现质能方程之前,就无法说清楚物质的来源。

你要知道,从一个奇点诞生的物质这种神奇的东西,让许多人觉得不可思议,是用不了一句话说清楚的。直至质能等价方程式的出现,让我们了解到,质量和能量其实没有什么不同,质量是能量,能量也是质量,它们只是事物的整体,在不同状态中的表现方式而已。

质能等效方程的提出,使科学家对物质和能量的认识达到了一个新的高度。现在让我们来探讨一下物质的来源吧,虽然我们知道能量和物质是等价的,物质可以被转换成能量,能量可以被转换成物质,但在现实世界中,我们只看到很多物质被转换成能量的现象,并没有看到能量被转换成物质的现象。

宇宙中的物质到底是怎么出现的,宇宙中的物质是如何形成的(4)

尽管事实上我们还没有看到能量被转换成物质,但科学家们对质能方程的正确性毫不怀疑。为什么我们不能看到能量转化为物质,这是因为这种转化需要非常苛刻的条件,这是现实世界无法达到的。

科学研究发现,能量要想转化成物质,最重要的是温度要达到令人恐惧的程度。2011年6月,美国布鲁克海汶国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)将两个金原子核的两束接近光速的碰撞加速,在对撞机STAR探测器上检测到了“夸克胶子等离子体”,即物质与能量之间的相变温度!气温大约在2万亿摄氏度左右。

这一温度是能量与物质迁移的临界值,上升是能量的世界,下降是物质的世界。因此…和能量只是在不同状态下的表现,如此恐怖的温度,在现实世界和宇宙中都是看不到的,只有奇点大爆炸发生的那一刻才会出现。

宇宙中的物质到底是怎么出现的,宇宙中的物质是如何形成的(5)

在奇点膨胀向宇宙转变时,密集的能量会带来能量世界,此时宇宙物质以能量的形式存在。当温度下降,到达2万亿的临界点后,物质开始从能量态转变为质量,夸克胶子结合成质子和中子,继续冷却,质子和中子融合形成原子核,如氢,氦和锂。

在拥有这些物质元素之后,再经过一段时间的发展,原子就形成了。接着,恒星出现了,最初的一批恒星基本上都是超大质量恒星,它们的寿命只有几千万年。随着超新星的爆发,物质元素再次进化,形成了更多的重元素。

重元素存在后,行星也就有了诞生的物质基础。恒星作为宇宙的熔炼中心,在整个宇宙的演化过程中扮演着重要的角色,氢、氦等基本元素通过核聚变不断演化,形成氧、铁等元素。最终恒星生命结束,超新星爆发,再次演化为更重、更多的元素。

宇宙中的物质到底是怎么出现的,宇宙中的物质是如何形成的(6)

从上面的知识中,我们知道宇宙中的物质并非无中生有,爱因斯坦的质能方程告诉了我们答案。这一回答让科学家们很高兴,因为能量和物质可以相互转化,尽管能量转化为物质所需的温度太高,宇宙只有在它诞生的时候才具备条件,但我们拥有科学的力量。

科学没有一切能量,宇宙中无法达到的2万亿个临界温度,在科学的力量下,未来也许我们有能力做到。那时,人类能随意将能量转换成物质,科技的力量令人难以置信。真正的科技之后,我们再也不用为资源而烦恼,因为所有的资源都能被宇宙无处不在的能量所转化。

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