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從宇宙的起源及本質(zhì)談起

 悅來閱好吧 2023-10-16 發(fā)布于黑龍江

為什么要了解宇宙的本質(zhì)?

這篇文章結(jié)尾,我會分享之所以要了解的緣由。

宇宙是如何起源的?它的本質(zhì)又是什么?

近幾百年,尤其是20世紀(jì)到現(xiàn)在的100多年,自然科學(xué)突飛猛進(jìn),人類對宇宙的研究和認(rèn)識也到了相當(dāng)?shù)某潭?。目前主流科學(xué)界最有影響的學(xué)說認(rèn)為,現(xiàn)有宇宙是由大約138億年前的一次大爆炸形成的。

那么,就讓我們來梳理下這個(gè)認(rèn)識的過程。

萬有引力定律

近代自然科學(xué),尤其是物理學(xué),毫無疑問得從牛頓說起,在牛頓之前,人們或認(rèn)為地球是宇宙的中心,或認(rèn)為太陽是宇宙的中心,但這種現(xiàn)代看起來幼稚的學(xué)說直到牛頓出現(xiàn)才被推翻。

牛頓發(fā)現(xiàn)了“萬有引力定律”,這個(gè)理論的大概意思是:萬物之間存在相互吸引的引力,質(zhì)量越大,距離越近,引力就會越大。

這就解釋了為什么月球會繞著地球轉(zhuǎn),地球會繞著太陽轉(zhuǎn)。從這個(gè)角度看,宇宙并不存在什么中心,或者說宇宙處處都是中心。

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但牛頓窮其一生還是無法解釋另外兩個(gè)重要的問題:一是宇宙的邊界在哪里?二是宇宙的起源是怎么回事?

牛頓之后,天文物理學(xué)沉寂了200多年,直到愛因斯坦橫空出世。

引力場方程

1916年,愛因斯坦提出了一個(gè)著名的理論,即廣義相對論,從這個(gè)理論中,他又推導(dǎo)出了一個(gè)方程,被稱為“引力場方程”。

引力場方程是一個(gè)結(jié)合了時(shí)間、空間、物質(zhì)、運(yùn)動、能量、動量等物理量的方程。大概意思是:空間物質(zhì)的能量、動量分布決定了空間的彎曲情況。

簡單理解就是:隨著時(shí)間流逝,宇宙空間會發(fā)生膨脹或收縮。

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不過,愛因斯坦當(dāng)時(shí)認(rèn)為宇宙應(yīng)該是相對穩(wěn)定的,不會有大的劇烈變化,所以他把原來的方程式加入了一個(gè)宇宙常數(shù),這樣一來,宇宙就不會隨著時(shí)間的流逝而劇變。

愛因斯坦打開了宇宙的一扇門,卻很難輕易再關(guān)上。

宇宙起源的探索

1927年,比利時(shí)天文學(xué)家勒梅特發(fā)表了愛因斯坦場方程的一個(gè)解,并由此指出宇宙是膨脹的,最初起源于一個(gè)“原始原子或宇宙蛋”的爆炸。

這被稱為“原始原子”假說,或者“宇宙蛋”假說,這就是宇宙大爆炸理論的原型。

勒梅特不僅提出了上述理論,還指出宇宙膨脹會造成星系遠(yuǎn)離我們這一現(xiàn)象。

并且,勒梅特認(rèn)為,通過觀測星系是否在遠(yuǎn)離我們,就可以證明宇宙是否在膨脹,進(jìn)而證明宇宙是大爆炸產(chǎn)生的。

兩年后的1929年,美國天文學(xué)家哈勃通過觀測銀河系外的其他星系,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)星系存在紅移現(xiàn)象。

什么是紅移呢?光的本質(zhì)是電磁波,不同的單色光波長不一樣,把單色光按照波長,由短到長依次排序,就形成了光譜,其中,從紫色到紅色,波長越來越長。

依據(jù)這個(gè)原理,當(dāng)星系發(fā)出的光被我們接收后,我們會把它分成單色光在光譜上標(biāo)記出來。如果星系正在遠(yuǎn)離我們,我們接受到的光,波長就會越來越長,這就是紅移。

哈勃發(fā)現(xiàn)銀河系外的星系大都在發(fā)生紅移,而且距離地球越遠(yuǎn),紅移就越明顯。

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哈勃的這個(gè)發(fā)現(xiàn)成為宇宙膨脹的實(shí)例證據(jù)。

盡管勒梅特和哈勃通過推理得出了宇宙可能源自大爆炸的理論,但宇宙是怎么發(fā)生爆炸的?宇宙的早期發(fā)生了什么?他們還是無法很好地解釋。

宇宙大爆炸模型

1940年代,俄裔美國核物理學(xué)家和他的兩個(gè)學(xué)生一道,將相對論引入宇宙學(xué),提出了熱大爆炸宇宙學(xué)模型。

該模型提出了三個(gè)預(yù)言:1、宇宙起源于“奇點(diǎn)”的爆炸,奇點(diǎn)的溫度和密度無限大;2、氦豐度,大爆炸產(chǎn)生的氫元素和氦元素質(zhì)量之比是3:1;3、宇宙微波背景輻射,即宇宙大爆炸的余熱至今還在。

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關(guān)于第1個(gè)預(yù)言,后來的物理學(xué)家霍金和數(shù)學(xué)物理學(xué)家彭羅斯,從數(shù)學(xué)的角度證明了奇點(diǎn)可以存在。彭羅斯還因此獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)(盡管到現(xiàn)在都無法實(shí)證)。

關(guān)于第2個(gè)預(yù)言,這之后的天文學(xué)家們通過觀測宇宙中各元素的組成,發(fā)現(xiàn)觀測結(jié)果與此預(yù)言結(jié)果基本吻合。

關(guān)于第3個(gè)預(yù)言,1964年,美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的兩名無線電工程師,在偶然中發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射。1978年,這兩位可能壓根不懂宇宙微波輻射的工程師,被授予了諾貝爾物理獎(jiǎng)。

氦豐度和宇宙微波背景輻射被證實(shí)后,宇宙大爆炸論開始得到科學(xué)界的認(rèn)同,成了關(guān)于宇宙起源的主流科學(xué)理論。

宇宙大爆炸的疑惑

既然各種觀測研究推導(dǎo)出了宇宙源自大爆炸,那么為何宇宙會產(chǎn)生大爆炸呢?

通過廣義相對論,科學(xué)家們將宇宙的膨脹進(jìn)行時(shí)間反推,得出宇宙在距今約138億年前,起始于一個(gè)密度極大且溫度極高的太初狀態(tài),這就是宇宙學(xué)模型的奇點(diǎn)。

在宇宙大爆炸后大約1032秒,宇宙突然膨脹,其體積以1078單位增加(三維中每一維都以至少1026單位的距離增加),相當(dāng)于將一個(gè)1納米的物體長度擴(kuò)張到大約10.6光年。

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此后,宇宙的膨脹變慢,在膨脹和冷卻的過程中,重子、原子核、原子等開始形成。

在宇宙大爆炸后約38萬年,宇宙變得透明,電磁波(光)得以穿越太空。繼續(xù)膨脹和冷卻的宇宙,慢慢演化出星云、恒星、星系等天體結(jié)構(gòu)。

再之后,宇宙的膨脹繼續(xù)變慢,直到宇宙大爆炸后98億年(40億年前),才開始逐漸快速地膨脹,現(xiàn)在還是如此。

如果以上的科學(xué)推論成立,那么問題就來了。

大爆炸之前宇宙是什么呢?宇宙為什么會加速膨脹?宇宙膨脹的盡頭是什么?

關(guān)于以上幾個(gè)疑惑,科學(xué)界眾說紛紜,觀點(diǎn)各不相同,因此我們很難取舍,那么我們能不能找到一個(gè)邏輯能夠自洽的路徑呢?

實(shí)際上是可以的。

這就不得不談到宇宙的本質(zhì)。

宇宙的本質(zhì)

宇宙的本質(zhì)是什么?從研究宇宙起源論的各種實(shí)證證據(jù),我們能夠清晰的分析出,宇宙的本質(zhì)是——能量。

如果確定是能量,第一個(gè)特征就一定有能量的二元性,有顯能量,就一定有與之相反的暗能量,如果顯能量是膨脹的能量,那么暗能量一定是收縮的能量。

宇宙中是否存在“收縮”的暗能量?

答案是肯定的。

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暗能量

在哈勃于1920年代發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)星系存在紅移現(xiàn)象后,雖然主流的科學(xué)界認(rèn)為宇宙空間確實(shí)在膨脹,但不認(rèn)為膨脹是加速的,因?yàn)橐沟糜钪娴呐蛎浰俣戎饾u減緩。

1998年,兩個(gè)研究小組通過觀察發(fā)現(xiàn),在遙遠(yuǎn)星系的一顆la型超新星,能夠釋放出數(shù)量巨大的、持久的光,通過仔細(xì)測量這些活動的光的紅移現(xiàn)象,研究人員發(fā)現(xiàn)空間本身似乎在作為一種能夠?qū)⑽镔|(zhì)分離開來的力量起作用,正是這種與引力相反的斥力加速了宇宙的膨脹速度,因?yàn)檫@種力量無法解釋,于是提出了“暗能量”的概念(研究小組的兩人因此獲得2011年的諾貝爾物理獎(jiǎng))。

提到暗能量,就不得不說暗物質(zhì),首先解釋下暗物質(zhì)。

重力是一種中心力量,并將物體聚集在大質(zhì)量物體的軌道上。宇宙中每個(gè)有質(zhì)量的物體都具有引力。宇宙中的行星、恒星、衛(wèi)星和其他物體也具有引力。這就是為什么物體之間會彼此繞行的原因,就像月球繞著地球旋轉(zhuǎn),而地球繞著太陽旋轉(zhuǎn)一樣。

同樣地,科學(xué)家認(rèn)為即使是恒星和星系也可以通過引力結(jié)合在一起。

但是當(dāng)科學(xué)家們試圖測量一個(gè)星系團(tuán)的總物質(zhì)質(zhì)量時(shí),他們發(fā)現(xiàn)星系內(nèi)中根本沒有足夠的物質(zhì)質(zhì)量和可見物質(zhì),來提供足夠的重力來將它們保持在一起。

據(jù)此,科學(xué)家推測在星系內(nèi)部和周圍必須存在一些看不見的東西,使這些星系束縛在一起,這種看不見的物質(zhì)被稱為“暗物質(zhì)”。

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暗物質(zhì)既不發(fā)光也不反射光,因此無法被看到,但暗物質(zhì)的存在可以根據(jù)其對可見宇宙的引力來推斷。

根據(jù)科學(xué)家的說法,這種力量可以防止星系漂移。暗物質(zhì)也可能在宇宙的產(chǎn)生中起作用,大爆炸之后暗物質(zhì)在整個(gè)宇宙中形成了一個(gè)細(xì)絲網(wǎng)絡(luò),在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中第一批恒星和星系誕生了。

而與暗物質(zhì)同時(shí)存在的,是一種更神秘的東西,叫做暗能量。

正常物質(zhì)和暗物質(zhì)會產(chǎn)生引力,使物體結(jié)合在一起,暗能量則與重力完全相反,它能導(dǎo)致事物飛散。

暗物質(zhì)和暗能量之間有什么關(guān)系?

雖然暗物質(zhì)和暗能量不能被直接觀測到,但根據(jù)質(zhì)能方程計(jì)算可以得知,暗物質(zhì)和暗能量具有能量釋放轉(zhuǎn)化的關(guān)系,如同是一枚硬幣的兩面,只是性質(zhì)上有所區(qū)別。

簡而言之,暗物質(zhì)會吸引,暗能量就會排斥。

在天文學(xué)里,暗物質(zhì)是補(bǔ)充星系內(nèi)引力參數(shù)的不足。而在宇宙大爆炸理論中,暗能量是一個(gè)維持膨脹率的常數(shù)。

那么,在現(xiàn)有的宇宙觀測中,有沒有符合暗物質(zhì)與暗能量現(xiàn)象的力量呢?

答案是有的,那就是——黑洞。

黑洞

依據(jù)愛因斯坦的廣義相對論,當(dāng)一顆恒星的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料,由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多,再也沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量,于是,在外殼的重壓之下,恒星的核心開始坍縮,物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點(diǎn)進(jìn)軍,直到最后形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體(幾乎為奇點(diǎn)),質(zhì)量導(dǎo)致的時(shí)空扭曲使得即使光也無法向外射出,“黑洞”就誕生了,此后,這個(gè)形成的黑洞會不斷吞噬臨近宇宙區(qū)域的所有光線和任何物質(zhì)。

因此,黑洞應(yīng)該就是暗物質(zhì)和暗能量合二為一的能量體。

而在科學(xué)界,一項(xiàng)2023年發(fā)表的研究也表明,暗能量或是黑洞引力造成的現(xiàn)象。

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在宇宙中的已知星系,包括我們居住的銀河系的中心,都隱藏著一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞,星系的所有天體都圍繞著各自中央的黑洞在運(yùn)動,除此外,散布在星系其間還有大大小小的無數(shù)個(gè)黑洞,并且,黑洞通過吞噬周圍的物質(zhì)以及黑洞合并的方式,還在不斷成長。

202319日,科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞并排“進(jìn)餐”。它們同時(shí)生長,相距只有750光年,是科學(xué)家們觀測到的最為接近的黑洞,它們最終將融為一個(gè)巨大的黑洞。)

正是這種觀測不到的黑洞(暗能量)和能觀測到的星系天體(顯能量)的相互作用,才維持住了目前的宇宙動態(tài)平衡。

黑洞的毀滅

英國物理學(xué)家霍金結(jié)合了廣義相對論和量子理論,發(fā)現(xiàn)黑洞周圍的引力場釋放出能量,同時(shí)消耗黑洞的能量和質(zhì)量。

于是霍金提出黑洞毀滅的假想:最終的黑洞體積會縮小,甚至?xí)?,會噴射物體,發(fā)出耀眼的光芒。

這個(gè)假想的物理學(xué)邏輯是:假設(shè)一對粒子會在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)被創(chuàng)生,被創(chuàng)生的粒子就是正粒子與反粒子,而如果這一創(chuàng)生過程發(fā)生在黑洞附近,就會有兩種情況發(fā)生:兩粒子一起湮滅,一個(gè)粒子被吸入黑洞。

“一個(gè)粒子被吸入黑洞”這一情況:在黑洞附近創(chuàng)生的一對粒子,其中一個(gè)反粒子被吸入黑洞,而正粒子會逃逸,由于能量不能憑空創(chuàng)生,我們設(shè)反粒子攜帶負(fù)能量,正粒子攜帶正能量,而反粒子的所有運(yùn)動過程可以視為是一個(gè)正粒子的為之相反的運(yùn)動過程,如一個(gè)反粒子被吸入黑洞,可視為一個(gè)正粒子從黑洞逃逸。

這種情況就是一個(gè)攜帶著從黑洞里來的正能量的粒子逃逸了,即黑洞的總能量少了,而愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2表明,能量的損失會導(dǎo)致質(zhì)量的損失。

當(dāng)黑洞的質(zhì)量越來越小時(shí),它的溫度會越來越高。這樣,當(dāng)黑洞損失質(zhì)量時(shí),它的溫度和發(fā)射率增加,因而它的質(zhì)量損失得更快,如此直到黑洞的爆炸。

黑洞不斷吞噬周圍物質(zhì),以及黑洞彼此可以融合的現(xiàn)象,最終會導(dǎo)致現(xiàn)有的宇宙成為巨大的黑洞框架,而黑洞的歸宿是形成一個(gè)大擠壓處(類似宇宙大爆炸模型的奇點(diǎn)),這個(gè)大擠壓處(奇點(diǎn))達(dá)到臨界點(diǎn)后開始爆炸。

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最后,按照以上的諸多論述,把天文物理學(xué)已有的各種觀測結(jié)論和各種未知假想結(jié)合起來,就能得到一個(gè)完美的終極脈絡(luò),即宇宙的框架是永恒存在的(并不是只有138億年),只不過宇宙的存在具象在不斷的變化。

當(dāng)然,以上用了很長的篇幅闡述宇宙的起源、本質(zhì)及歸宿,除了已經(jīng)確定的科學(xué)結(jié)論,任何的假想在現(xiàn)階段,都不是100%定論的。

好,回到文章開頭的立意,為什么要從宇宙的起源及本質(zhì)談起?

我是一個(gè)易學(xué)命理從業(yè)者,天文物理一度并不是我的所好,但易學(xué)是研究變化規(guī)律的學(xué)問,《呂氏春秋·下賢》篇有言“以道為宗,變化無所終窮,覆宇宙而無望,其大無外,其小無內(nèi)?!?/span>

其大無外,大到無所大即是宏觀宇宙,所以變化的規(guī)律大不過宇宙。如果尋找變化的根本,從宇宙終極規(guī)律中找尋并印證,是最佳的路徑之一,于是便有了今天的解析。

通過分享宇宙起源及本質(zhì)的內(nèi)容,我們可以得出結(jié)論如下:

1)、宇宙的本質(zhì)是能量及能量的運(yùn)行。

2)、宇宙是“膨脹”與“收縮”兩種相反相成的力量在主導(dǎo)。

3)、宇宙是全息關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一整體。

以上的結(jié)論,無論是僅從已經(jīng)證實(shí)的天文物理學(xué)研究,還是經(jīng)由我們今天梳理的脈絡(luò)推理出的宇宙大爆炸前與宇宙大膨脹后的假想,都是成立的。

那么,宇宙本質(zhì)的表述轉(zhuǎn)化成易學(xué)的術(shù)語,是什么呢?那就是——“道”。

什么是道?《易傳?系辭》有言:“一陰一陽之謂道。

所以,“道”就是能量及能量的運(yùn)行,陰陽就是“收縮”與“膨脹”的能量兩面性(陰為收縮性,陽為膨脹性)。

又,根據(jù)宇宙全息理論,在宇宙整體中,各子系統(tǒng)、系統(tǒng)與宇宙之間是全息對應(yīng)的。也就是說,子系統(tǒng)包含系統(tǒng)的全部信息,系統(tǒng)包含著宇宙的全部信息。

在顯態(tài)信息上,子系統(tǒng)是系統(tǒng)的縮影,系統(tǒng)是宇宙的縮影。

依據(jù)以上次序,我們可以得到這樣的信息:人→地球→太陽系→銀河系→室女超星系團(tuán)→宇宙。

于是,我們便能推導(dǎo)出一個(gè)終極結(jié)論:一切萬事萬物的變化就是能量的陰陽變化。

后記:很多人總是不能理解陰陽的本質(zhì),這就是我寫這篇文章的初衷,從宏觀宇宙層面進(jìn)行力所能及的解釋。

如果以后有機(jī)緣,我還會從微觀世界來解析,只不過現(xiàn)在就可以負(fù)責(zé)任的告訴你,結(jié)果依然會一樣。

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