宇宙中的物質是怎麼誕生的?

“宇宙”是“空間”和“時間”的總和,所有的時間和空間都被包含在宇宙內,同時時間和空間共同組成了這個宇宙,只有時間和空間都存在時,兩者才具備現實意義。而在科學家的研究中,逐漸發現宇宙中最多的物質和能量是人類不可見的,也就是“暗物質”和“暗能量”。

宇宙中的物質是怎麼誕生的?

對於宇宙來說,暗物質和暗能量要比可見物質更重要,暗能量是推動宇宙膨脹的本底能量,而暗物質就像是膠水一樣,維持著宇宙中星系的穩定,同時也維持著宇宙空間的穩定,目前人類對暗物質的瞭解並不多,只是透過觀察到的資料推測了暗物質的存在,如果暗物質不存在,那麼銀河系不可能這麼穩定。

對於人類文明來說,可見物質都沒有搞得太明白,更別提是暗物質了,如果把整個宇宙中的能量和物質加在一起,可見物質大概只有5%左右,而這些可見物質包含了所有的恆星和行星,今天暫且不管暗物質和暗能量,只來討論一下宇宙中的可見物質是怎麼出現的。

宇宙中的物質是怎麼誕生的?

宇宙誕生於138。2億年前的“宇宙大爆炸”,既然宇宙是在138。2億年前誕生的,物質也不可能提前存在,肯定是在宇宙誕生之後才誕生了可見物質,那麼宇宙中的物質難道是“無中生有”憑空出現的嗎?這是不是代表人類在未來可以做到“憑空造物”呢?

首先,物質是在宇宙大爆炸之後的一段時間內才出現的,因為宇宙剛剛誕生的時候,整個宇宙的溫度難以想象的高,直到宇宙大爆炸的三分鐘後,宇宙中的質子和中子開始形成原子核,並且開始進行核聚變反應,氫原子誕生並且還是劇變為氦原子,這個階段持續了17分鐘左右,也就是在宇宙誕生之後的20分鐘,隨著宇宙的膨脹,溫度和密度都不斷下降,不再滿足核聚變反應的要求。

宇宙中的物質是怎麼誕生的?

大約宇宙誕生30萬年~40萬年後,宇宙中才出現了第一束光,留下了“宇宙微波背景圖”,隨後恆星才開始出現,宇宙向著現在的樣子演化,所以宇宙中的物質並不是憑空出現的,而是經歷了一個漫長的演化過程,才慢慢誕生的。

宇宙大爆炸之後,隨著平均溫度的降低,物質才可以逐漸形成,這些物質來自於宇宙大爆炸提供的能量,從本質上來說,能量和物質沒有差別,只是存在的形式不同,愛因斯坦在狹義相對論中重新定義了質量和能量,在傳統的思維中,物質和能量是完全不同的兩種概念,而愛因斯坦認為物體的質量和能量之間存在一定的比例關係,在條件滿足的情況下,物體的質量可以轉化為能量。

宇宙中的物質是怎麼誕生的?

造成宇宙大爆炸的“奇點”蘊含無窮大的能量,這些能量創造了宇宙空間,能量的傳遞和空間的膨脹順帶著讓時間也一起誕生了,從本質上來說我們的宇宙就是一個“三維空間”和“額外維”時間一起組成的“四維時空”。

從宇宙的演化來看,所有可見物質都是宇宙演化的一個必然過程,甚至是生命的誕生也可以被視為宇宙的正常演化,但是在人類這樣的智慧生命誕生後,給宇宙增加了更多的可能性和不確定性!

宇宙中的物質是怎麼誕生的?

宇宙最早誕生的原子是氫原子,那麼其他更復雜更重的原子是怎麼誕生的?答案是“恆星創造了一切”,宇宙在最初階段誕生出了大量的氫原子,這些氫原子劇變出了一定數量的氦原子,在宇宙的溫度降低到允許恆星誕生後,這些氫原子和氦原子組成了最原始的恆星,最初的恆星可能要比太陽質量高很多,越大的恆星壽命就越短暫,恆星內部的核聚變反應會不斷的製造出更重的元素,正常的恆星劇變到鐵元素就會停止,更重的元素需要更加激烈的天體演化才會誕生。

宇宙中的物質是怎麼誕生的?

大質量恆星在演化後期會帶來一次“超新星爆發”,在超新星爆發中會製造出大量的稀有元素,隨後這些大質量恆星會根據質量的高低演化成不同的天體,一些恆星會演化成“中子星”,更大的恆星會演變成“黑洞”,中子星是宇宙中除了黑洞之外密度最高的天體,科學家認為地球上的黃金就源自於兩顆中子星的碰撞,兩顆超高密度的中子星發生了劇烈的碰撞,在爆炸中製造出了大量的稀有元素。

現在地球上存在大量不同的元素,都要歸功於恆星的演化,恆星創造出了宇宙中各種複雜的元素,讓宇宙環境變得更加豐富多彩。

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