宇宙起源于哪里,又是谁引发了宇宙大爆炸?
对于广阔的宇宙,我们总是怀有一种敬畏、探知的心态,如此美丽、广阔的宇宙是如何形成的,它有着怎样的历史?研究宇宙的起源,就要回答这三个问题:
宇宙中如此多的物质、能量,是从哪里来的?
是什么引发了这次大爆炸?
在大爆炸之前宇宙是什么样的?
要解答这三个问题,首先我们要知道宇宙之中有什么。在过去人们认为宇宙由三种元素构成:物质、能量和空间。直到1905年,爱因斯坦发表了狭义相对论,其中有著名的质能方程式E=mc²,其中E表示能量,m代表质量,而c则表示光速。这个方程式说明质量和能量是可以相互转化的,它们在本质上是同一种东西。所以构成宇宙的元素就变成了能量和空间两种。
那么,这样一个充满了空间和能量的宇宙,是如何从无到有,在大爆炸中横空出现的呢?答案是:负能量。
为了方便理解,我们做个类比。假如有一个人想要堆一座山,那么堆这座山的土、石块就要从地上挖出。当这座山建成之后,就会发现同时出现了一个和山的体积一样大的坑。这座坑就是山的负面,建造山的土、石块看作是宇宙中的能量,那么挖出土、石块形成的坑就是宇宙的负能量。这就是宇宙诞生的基本原理。
在宇宙大爆炸时,产生了大量的能量,同时不可避免的生成了同等数量的负能量。理论物理学家认为,这些负能量就隐藏于构成宇宙的空间里。至于是如何得到这一结论的,答案是数学计算。
既然我们知道了宇宙中存在着同等数量的正能量和负能量,接下来要做的就是推断是什么因素引发了大爆炸。
在日常生活中,没有东西可以凭空消失或者出现,但是当我们深入到原子水平的微观世界的时候,会发现这些微观粒子的行为遵循着一种被我们称之为量子力学的自然规律。这些微观粒子可以随机出现在任何地方,在某一个地方存在片刻,然后消失,再次出现在其它地方。
现在我们知道,在发生大爆炸之前的宇宙是一个非常小、质量无限大的奇点。这就意味着在宇宙诞生之初,可以在不违背已知自然规律的前提下,从无到有,之后大量的能量随着宇宙空间的不断膨胀而释放出来,而膨胀的空间本身则储存了所有的负能量。
不过这个时候又有新问题出现了:是谁创造了可以引发大爆炸的量子规律。万物有源头,我们一定要找到一种东西可以为宇宙大爆炸负责。
这就需要重新审视我们的因果关系的原则,日常的生活经验告诉我们,有因才有果,所有发生的一切事情都是因为之前发生的某件事导致的。但是当我们在讨论宇宙这一整体的时候却未必如此。因为宇宙大爆炸可能不需要任何能量的驱动,而且很可能不需要任何的起因。这种解释依赖于爱因斯坦的相对论,为了理解这个不可思议的概念,我们可以参考黑洞。
黑洞是一种引力特别大的天体,根据广义相对论,引力可以扭曲时间和空间。如果有一个钟表靠近黑洞,随着它们之间的距离越来越短,钟表的指针会走的越来越慢,并最终停止。之所以这样不是因为钟表坏了,而是因为黑洞内部并不存在时间。而这也就是宇宙诞生之初发生的那一幕:整个宇宙浓缩在一个体积无限小、引力无穷大的空间内,在那里不存在时间。所以宇宙大爆炸是不需要起因的。
宇宙大爆炸不存在起因,也就无从谈起宇宙大爆炸之前的宇宙是什么样子的了。因为在大爆炸之前根本没有时间。随着那一声爆炸,时间开始了,一切的因果关系也才开始。
爆炸后,大团的气体在太空中塌陷,形成了巨大的球体。那就是创世的序幕,这些球体剧烈燃烧,照亮了寰宇天际,它们形成了巨大而又美体的星系,这就是我们的宇宙。