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宇宙大爆炸普朗克時間10^-43秒內發生了什麼?或成永久之謎! ...

長期以來,科學界最大的難題之一就是搞清楚宇宙是怎麼來的。很多科學家認為這和宇宙大爆炸有很大的關系,所有東西最開始都是致密的而且非常非常熱。然後突然宇宙大爆炸發生了,在發生後10的負35次方秒後,有不明物體觸發了宇宙膨脹,宇宙迅速地擴大。然後溫度下降,最終形成了我們今天所了解的充滿了質量,能量和光的宇宙。



宇宙大爆炸普朗克時間10^-43秒內發生瞭什麼?或成永久之謎!



要了解整個過程的細節非常困難。事實上,我們對宇宙膨脹之前究竟發生了什麼還是毫無頭緒。在初始的萬億分之一秒(什至更短)內是我們所了解的物理還不能解釋的一段宇宙歷史,這一小段時間被稱為普朗克時間,從“時間起點”延伸到10的負43次方秒。



宇宙大爆炸普朗克時間10^-43秒內發生瞭什麼?或成永久之謎!



馬克斯-普朗克提出能量是以微小的能量單位,即量子的形式存在的,他開啟了量子力學的研究,也就是對微觀粒子的研究。但要弄清楚普朗克時期究竟發生了什麼確實很棘手,因為我們不夠了解在那麼短暫的時間內物理是怎麼運作的。



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我們所知道的是,根據被普遍接受的模型,宇宙大爆炸剛剛發生後,宇宙又熾熱又密集,所以宇宙中所有的力在同一事件都被擠在一起。也就是說,我們今天所理解的物理學中的四種基本作用力,電磁力,讓亞原子粒子正常運作的強核力和弱核力,還有引力都是一樣的東西。然後,當宇宙溫度開始下降的時候,它們分開形成不同的力,並且有了它們自己的獨特作用。



但我們知道的就這麼多,因為我們沒有辦法同時用一個方程組來描述著四個基本作用力,為什麼不可以呢?



宇宙大爆炸普朗克時間10^-43秒內發生瞭什麼?或成永久之謎!



其實,我們有兩個極好的模型讓我們弄清楚宇宙是怎麼運作的,用量子力學來描述微觀粒子,比如亞原子粒子和構成它們的粒子,還有廣義相對來來描述快速運動的宏觀物體,並用來解釋引力是如何作用的。



好幾代曾經居住在這個星球上的最聰明的人們想出了這兩個模型,但是它們是不相容的,因為它們使用了不一樣的數學。因此,物理學上的普朗克時期,也就是當所有力都結合在一起的時候,是沒有任何數學意義的。



宇宙大爆炸普朗克時間10^-43秒內發生瞭什麼?或成永久之謎!



比如在量子力學中,任何事物都是以概率統計為基礎的,你不會說電子是在某一特定的點,而會說它有特定的概率在特定的點,也有可能在其他地方。另一方面,在廣義相對論中,對引力的描述不是概率性的,你可以使用具體的數據來解釋引力是怎樣改變圍繞其的宇宙的。



但是在普朗克時期,所有的力都糾纏在一起,物理學家為了弄明白這個特別的時期必須使用概率論來計算引力的作用,還要嘗試用絕對具體的數字來描述量子力學,這完全是不可能的,因為我們用來描述這些力的方程式是遵循不同的規則,讓這些互相矛盾的規則相互配合簡直是物理學上的“聖杯”,是史蒂芬-霍金和無數其他物理學家所探索了數十年的,一個能夠用同樣的方程式解釋所有力的方程式,也就是“萬物理論”!



但直到現在也沒有這樣的理論。所以,在絕大多數的宇宙歷史問題中,科學家們已經掌握了宇宙是怎麼形成的,盡管我們仍然在研究一些細節,但那個一開始的時刻還是個謎,而這個謎的揭開將會改變我們研究宇宙的方式!



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