这些虚粒子都是正负成对的,也就是以正反物质的方式随机出现,而正反物质碰在一起就会湮灭(释放能量后消失),因此真空中的这些虚粒子对随机出现,又会瞬间随机湮灭。
如果这个世界一直这样对称平衡完美无缺,那么我们这个世界就永远不会出现。但物理学家们发现了世界并不完美,最杰出的代表就是杨振宁、李政道和吴健雄,他们发现并实验验证的“宇称不守恒定律”获得了1957年诺贝尔物理学奖。
这些理论认为,我们宇宙并不完美,而是会偶尔出现不守恒不对称的破缺现象,才造就了这个世界的不断变化。由此,科学界对宇宙大爆炸有了突破性的解释,即这些在量子涨落中不断随机出现的虚粒子对,并不是100%都会湮灭,有那么一个两个甚至很多个错开了,没有湮灭,就成了宇宙奇点。
我们宇宙就是这样一个奇点爆发出来的,或许还有许多个宇宙都是这种奇点爆发出来的,但物理规律让我们无法突破自己的宇宙,因此无法窥探别的宇宙秘密。
破缺而没有湮灭的奇点能量无法回归虚无,只能膨胀开来,这就是宇宙大爆炸。大爆炸的温度极高,密度极大,开始只有能量,什么也没有。大爆炸发生1秒钟之内,宇宙发生了暴涨,引力、胶子、夸克、玻色子、轻子、质子、中子及其反粒子等先后出现,后来强、弱、电磁力等相互作用也分离出来了。
1秒钟后的宇宙温度虽然从开始的10^32降到了100亿K,核力还是无法束缚中子和质子,因此核子还没有出现,原子就更没有出现,这时的宇宙还没有我们认知的常见物质。
一直经过38.4万年的膨胀和冷却,宇宙已经足够大了,温度冷却到约3000K,中性原子才出现了,而宇宙也终于度过了黑暗时期,第一缕光(电磁波)从致密的宇宙中脱耦而出,从此宇宙变得透明起来。
这时,由原子组成的常见物质才出现了,最早的物质就是最简单的元素氢和氦,还有极少量的锂,这些轻物质在宇宙中由于引力作用渐渐聚合成星云星团,再收缩坍塌成恒星,宇宙中的恒星和星系就诞生了。
早期的恒星都比较巨大,因此寿命很短,在恒星核聚变和不断的超新星大爆炸中,更重的元素一个个被生成出来,逐渐出现了现在已知的118种元素,正是这些元素,构建了宇宙中各种物质和地球上千姿万态的生物。
从这个意义上来说,宇宙物质就是从有到有的。在宇宙没有诞生前,这些能量就蕴藏在真空中,是巨大的真空零点能转化出了各种物质,符合爱因斯坦质能方程揭示的质能转换规律。
宇宙奇点能量为啥那么大在所有的宇宙诞生理论中,迄今为止只有大爆炸理论最有说服力,而且迄今为止,所有的观测和实验试验,都符合这个理论预期,因此在没有更有逻辑性和说服力的理论出来之前,我愿意相信这个理论。
真空零点能理论在各种实验中已经得到了证实,最普遍的证据就是卡西米尔效应(在此不作解释, 有兴趣的可以查阅资料),许多科学家做过这个实验,验证了真空零点能的存在,由此真空零点能成为科学界没有争议,普遍接受的存在。
而大型强子对撞机通过接近光速的粒子对撞,重现了宇宙大爆炸百万分之一秒的状态,验证了大爆炸理论对大爆炸初期高温高密夸克饺子汤状态。
那么为啥一个没有湮灭的虚粒子成为奇点,就有那么巨大的能量,以至于演化成为今天浩瀚的宇宙物质呢?
研究发现,真空零点能本地能量异常强大,著名物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒估算零点能的密度高达10^95g/cm^3。这是个什么概念?就是宇宙大爆炸刚开始的普朗克时间,宇宙只有一个普朗克尺度时,其密度为10^94g/cm^3的10倍。
普朗克时间为10^-43秒,普朗克尺度为1.6*10^-35m,普朗克温度为10^32K。就是说宇宙大爆炸开始后的1000亿亿亿亿亿分之一秒,宇宙只有1600亿亿亿分之一米,温度为1亿亿亿亿K时,宇宙密度为10^94g/cm^3,但真空本底能量1立方厘米就比宇宙初始整体能量大10倍。