宇宙中充满了各种物质,但这些物质到底是如何产生的?
科学家提出了“无中生有”的概念,那么物质如何从“无中生有”中产生的呢?,我们需要通过量子场论来诠释。
按照量子场论的诠释,场(量子场)是物种存在的最基本形态,组成物质的基本粒子其实都是各种场的量子化表现。
通俗来讲,空间里到处都充满了各种形式的场,这些场之间相互交织在一起,而每种基本粒子都对应着一种场。
举例说明,光子,对应的就是电磁场,中微子有中微子场,而电子对应电子场。总共有62种基本粒子,那么就有62种场与之对应。
所有这些场又可以分为三类:媒介子场(规范场),实体粒子场(费米子场),还有希格斯粒子场。
说白了,基本粒子并不是最基本的物质形态,场才是最基本的东西。
科学家认为,场可以分为基态和激发态两种形式。当场处于基态时,实际上就是我们通常所说的真空(无),这个时候真空中没有任何实体粒子。
场也是有能量的,而基态是最低的能量状态,所以真空并非没有能量。
而一旦某种场受到扰动,就会出现能量波动,这时候场的状态就会发生改变,从基态变为激发态,这时候就会产生基本粒子。
而基本粒子的产生与湮灭,都意味着场的激发和退激。比如说,中子可以通过β衰变转变为电子,质子和反中微子。
由此可见,所谓的真空并不是真的“什么都没有”,真空也是有能量的,基本的能量。所谓的“无中生有”只是能量转化成了物质罢了。
上述观点或许还比较容易理解,如果说宇宙也是“无中生有”而来的,是不是有些疯狂?
宇宙大爆炸理论强调的“无中生有”最初是由天文学家勒梅特提出来的,勒梅特提出这个观点的目的只是想用“大爆炸”来嘲笑大爆炸理论,没想到后来阴差阳错,最终真的成为了宇宙起源理论。
随着宇宙大爆炸理论的发展完善,如今也成为了科学界关于宇宙起源的主流理论。但大爆炸理论并不完美,仍然有致命的瑕疵。
比如说,按照大爆炸理论的诠释,大爆炸瞬间的“奇点”是无穷小的,但所谓的“无穷”只是数学概念,物理学上并不能接受无穷这种概念。
说白了,奇点让所有物理定律都失效了。该如何是好呢?还需要用到量子力学,量子宇宙学来解释奇点的问题。
一种把广义相对论和量子力学结合起来的理论,量子场论应用而生,该理论用宇宙波函数描述宇宙诞生瞬间的状态,一种量子状态。同时用费曼的路径积分算出我们的宇宙出现的概率。
如此以来,就避免了奇点概念的出现,诠释了宇宙的“无中生有”。
最终来总结同时感慨一下。其实我国古代哲学家老子的很多哲学思想与宇宙大爆炸理论不谋而合。比如说“天下万物生于有,有生于无”,“无,名天地之始;有,名万物之母。”。
或许“无”才是宇宙的本质和真谛,古人能够预言,而如今我们能够通过科学手段加以诠释!