宇宙中的物质是怎么诞生的?
“宇宙”是“空间”和“时间”的总和,所有的时间和空间都被包含在宇宙内,同时时间和空间共同组成了这个宇宙,只有时间和空间都存在时,两者才具备现实意义。而在科学家的研究中,逐渐发现宇宙中最多的物质和能量是人类不可见的,也就是“暗物质”和“暗能量”。
对于宇宙来说,暗物质和暗能量要比可见物质更重要,暗能量是推动宇宙膨胀的本底能量,而暗物质就像是胶水一样,维持着宇宙中星系的稳定,同时也维持着宇宙空间的稳定,目前人类对暗物质的了解并不多,只是通过观察到的数据推测了暗物质的存在,如果暗物质不存在,那么银河系不可能这么稳定。
对于人类文明来说,可见物质都没有搞得太明白,更别提是暗物质了,如果把整个宇宙中的能量和物质加在一起,可见物质大概只有5%左右,而这些可见物质包含了所有的恒星和行星,今天暂且不管暗物质和暗能量,只来讨论一下宇宙中的可见物质是怎么出现的。
宇宙诞生于138.2亿年前的“宇宙大爆炸”,既然宇宙是在138.2亿年前诞生的,物质也不可能提前存在,肯定是在宇宙诞生之后才诞生了可见物质,那么宇宙中的物质难道是“无中生有”凭空出现的吗?这是不是代表人类在未来可以做到“凭空造物”呢?
首先,物质是在宇宙大爆炸之后的一段时间内才出现的,因为宇宙刚刚诞生的时候,整个宇宙的温度难以想象的高,直到宇宙大爆炸的三分钟后,宇宙中的质子和中子开始形成原子核,并且开始进行核聚变反应,氢原子诞生并且还是剧变为氦原子,这个阶段持续了17分钟左右,也就是在宇宙诞生之后的20分钟,随着宇宙的膨胀,温度和密度都不断下降,不再满足核聚变反应的要求。
大约宇宙诞生30万年~40万年后,宇宙中才出现了第一束光,留下了“宇宙微波背景图”,随后恒星才开始出现,宇宙向着现在的样子演化,所以宇宙中的物质并不是凭空出现的,而是经历了一个漫长的演化过程,才慢慢诞生的。
宇宙大爆炸之后,随着平均温度的降低,物质才可以逐渐形成,这些物质来自于宇宙大爆炸提供的能量,从本质上来说,能量和物质没有差别,只是存在的形式不同,爱因斯坦在狭义相对论中重新定义了质量和能量,在传统的思维中,物质和能量是完全不同的两种概念,而爱因斯坦认为物体的质量和能量之间存在一定的比例关系,在条件满足的情况下,物体的质量可以转化为能量。
造成宇宙大爆炸的“奇点”蕴含无穷大的能量,这些能量创造了宇宙空间,能量的传递和空间的膨胀顺带着让时间也一起诞生了,从本质上来说我们的宇宙就是一个“三维空间”和“额外维”时间一起组成的“四维时空”。
从宇宙的演化来看,所有可见物质都是宇宙演化的一个必然过程,甚至是生命的诞生也可以被视为宇宙的正常演化,但是在人类这样的智慧生命诞生后,给宇宙增加了更多的可能性和不确定性!
宇宙最早诞生的原子是氢原子,那么其他更复杂更重的原子是怎么诞生的?答案是“恒星创造了一切”,宇宙在最初阶段诞生出了大量的氢原子,这些氢原子剧变出了一定数量的氦原子,在宇宙的温度降低到允许恒星诞生后,这些氢原子和氦原子组成了最原始的恒星,最初的恒星可能要比太阳质量高很多,越大的恒星寿命就越短暂,恒星内部的核聚变反应会不断的制造出更重的元素,正常的恒星剧变到铁元素就会停止,更重的元素需要更加激烈的天体演化才会诞生。
大质量恒星在演化后期会带来一次“超新星爆发”,在超新星爆发中会制造出大量的稀有元素,随后这些大质量恒星会根据质量的高低演化成不同的天体,一些恒星会演化成“中子星”,更大的恒星会演变成“黑洞”,中子星是宇宙中除了黑洞之外密度最高的天体,科学家认为地球上的黄金就源自于两颗中子星的碰撞,两颗超高密度的中子星发生了剧烈的碰撞,在爆炸中制造出了大量的稀有元素。
现在地球上存在大量不同的元素,都要归功于恒星的演化,恒星创造出了宇宙中各种复杂的元素,让宇宙环境变得更加丰富多彩。
赞 (0)