TUhjnbcbe - 2024/5/19 16:46:00
这是一个两年前的新闻了，美国知名物理学家爱德华·特赖恩通过一个复杂的算法，整个宇宙的总质量大约只有28克，而他的理论则认为万有引力是能量的负数，因此宇宙中的能量和质量相互抵消之后，剩下真正的质量只有28克，那么两年过去了，他的理论得到广泛认同了吗？宇宙又是否真的只有28克呢？关于宇宙的诞生比较靠谱的猜出宇宙有一个诞生日期的是19世纪初德国天文学家奥伯斯，他假设了宇宙是无限且稳态的话，那么晚上应该不存在，因为无限的光子到达地球，晚上也将变成白昼，所以他猜想宇宙肯定是动态的，也就是有一个诞生的日期。当然这是没有证据的猜测，但也不得不说奥伯斯果然是个大神，最简单的例子阐述了最复杂的道理，时间到了爱因斯坦时代，他在年发表的广义相对论引力场公式成了揭示宇宙真相的最好工具，但很可惜爱因斯坦自己发现了动态宇宙，却因为世俗的静态宇宙观点而否定了自己，加入了宇宙常数项。不过即使这个常数项仍然阻止不了宇宙的膨胀，弗里德曼和勒梅特通过宇宙各向同性的假设，仍然得到了动态宇宙的结果，而勒梅特则更进一步，年他发表了宇宙可能诞生于一个质点爆炸的想法，并且解释了河外星系的径向速度，两年和哈勃则通过观测证明了这点。而后来伽莫夫和他的同事则为勒梅特的这个大爆炸说法奠定了太初核聚变和大爆炸余晖的理论基础。当然后来这些数说法都被一一证实，所以现代宇宙的诞生的标准版本是宇宙大约诞生于.2亿年前一个质点的膨胀，经过最初的高温和暴涨后，宇宙渐渐冷却，物质冲一团低于相变温度的能量中诞生出来，形成了夸克胶子，继续形成重子物质，待继续冷却再发生了太初核聚变，形成物质的原子核，最后到宇宙大爆炸37万年时，原子核捕获电子正式诞生原子。物质就是这样来的。但这个理论中有一个问题，这团能量是哪里来的？量子论下的宇宙诞生爱因斯坦是相对论的缔造者，其实他也是量子论的鼻祖，他的光电理论和普朗克的黑体辐射中的能量子概念，就是量子论的两位祖师爷，不过他们两位都非常有趣，爱因斯坦后来走向了对立面，普朗克则对于量子世界非常保守。不过这并不影响量子论的继续发展，自卢瑟福发现原子核而提出原子模型后就被诟病，因为麦克斯韦电磁理论告诉我们，卢瑟福的电子绕原子核旋转的模型不可能存在超过一秒，所以卢瑟福的学生玻尔打算改进这个模型而引进了量子的概念，他的半量子模型大获成功。不过还是高兴得早了点，这个模型无法解决为什么电子有各自轨道，泡利用不相容原理替玻尔解决了这个问题，但这个模型仅仅是半量子的半成品，一半还依附在麦克斯韦的电磁理论上，因此海森堡和薛定谔都都在试图解决电子的位置和动量的问题，哈森堡提出了矩阵力学，薛定谔则提出了波动方程，尽管两者在数学上完全等价，但波动方程似乎更简单，而两位大神的理论则又引出了两个更为经典的量子世界解释。波恩认为薛定谔的波动方程中波函数Ψ是电子电荷在空间中的实际分布并不正确，而是电子的一种随机概率，Ψ的平方，代表了电子在某个地方出现的概率！海森堡则在矩阵力学中的电子的位置和动量上获得了突破，提出了不确定性理论，认为电子的位置和动量不可能同时获得，这种有我问他的量被称为“共轭量”，比如时间T和能量E也是一对共轭量，而量子论的宇宙诞生，也来自于海森堡的不确定性原理中的时间T和能量E这对共轭量。不确定性和宇宙诞生根据不确定性原理，真空中也有能量起伏，但在你发现它时，它有神秘消失了，因为在宏观上必须遵守能量守恒定律！因此在上世纪六十年代，有科学家思考了这样一个可能性：引力导致的是相互吸引，那么假设无限远的势能是0，当物体靠近后因为引力做功使得其势能为负值，得出的结论是引力是能量的负数，因此在时间非常非常确定的一刹那，产生的巨大能量产生了质量，而质量之间相互产生引力而抵消能量，因此总能量仍然为零，只是有个莫名其妙的事情，物质在空无一物的真空中诞生了！麻省理工的物理学家阿兰古斯就在这个思路上提出了暴涨理论，为抹平宇宙微波背景辐射上的差异做了一个宇宙学的解释，早先在宇宙微波背景辐射发现后，如此均匀的背景辐射实在令人惊讶，但暴涨补丁解释了这个原因，微波背景辐射的均匀则是宇宙各向同性的最好背书。宇宙的28克一说爱德华·特赖恩28克宇宙说是怎样的呢？特赖恩认为暴胀发生前，大爆炸诞生了一个普朗克尺度的假真空，爆炸产生的物质密集地挤在里面，正反物质的能量抵消后，质量和能量比很可能不到1盎司，密度却达到惊人的每立方厘米10^80克，温度达10^29开。假真空具有极大的能量密度和压力，从而导致暴胀的发生，最终形成了我们今天的宇宙。准确的说关于让人目瞪口呆的宇宙质量中，除了爱德华·特赖恩28克的说法，还有一个弦理论的领军人物布莱恩·格林的宇宙20磅理论，他认为宇宙的奇点由量子泡沫构成，最初的空间尺度可能只有10^-26厘米。无论是假真空暴涨还是量子泡沫，个中都是正反物质或者能量抵消，不过我们要说明的是其实质能其实是等价的，没有正反物质抵消后质量消失的说法，否则质能守恒的定律就失效了！尽管是在说明宇宙诞生过程，但我们认为质能依然守恒。也许比较合适的解释还是量子论中的宇宙诞生，至少做到了质能是守恒的。真空量子涨落这个说法是质量相当于负能量，从能量诞生质量，两者完美抵消，所以宇宙拥有了物质，而我们现代宇宙中就是消耗这些能量带来的质量，然后又将这些质量慢慢消耗成能量，但很显然我们留下了大量的物质渣渣，这些渣渣最后诞生了各式天体，星系与人类。但28克和宇宙20磅的理论上是来自于能量的质量，应该完美等于能量才对，简单的说宇宙可能根本就不存在质量，那么两位大佬所谓的28克和20磅质量又来自哪里呢？所以特赖恩写的篇论文被《物理评论快报》给拒稿了，不过有意思的是被《自然》期刊发表了，尽管《自然》刊登了这篇论文，但并不表示大家都接受它，待见特赖恩28克宇宙论的科学家并不多，而莱恩·格林的20磅宇宙也是类似的命运，看来这个惊天之论还在天上飘。