宇宙怎么形成和演变的?

作者&投稿:释萍 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
宇宙是如何演变的?~

这要从宇宙的起源说起。宇宙起源于宇宙大爆炸,138亿年前,有一个存在又不存在的点,一个质量无限大、密度无限大、温度无线高的点,也就是我们熟知的奇点。奇点是无法用现代的物理公式计算的,一切物理定律在奇点都是无效的,而这个神奇的奇点在138亿年前发生了爆炸,并在极短时间内急速膨胀。有多急速呢?每一亿亿亿分之一秒,空间就扩展一亿亿亿倍,打个比方就是,宇宙在不到一亿亿亿分之一秒的时间内,从一个氢原子的大小扩展到了棒球的大小,又在同样的时间内,从一个高尔夫球的大小,扩展到地球的大小!这个时期的宇宙是“暴胀”的状态。

↑大爆炸的一瞬间,爆发出大量的能量和物质,并以惊人的速度向外扩张
在爆炸过程中,奇点内喷射出大量的能量和物质,“暴胀”后的宇宙迅速冷却下来之后,空间中的粒子就开始合成,首先是夸克凝聚成了质子和中子,接着质子和中子聚在一起,形成原子核。宇宙中最早产生的是氢原子核和氦原子核。这个时期的宇宙就是充满能量和粒子的高温混沌状态。


↑夸克合成了质子和中子


↑氢原子核和氦原子核
38万年后,电子加入其中,形成了原子,依然主要是氢和氦。这个时期的宇宙逐渐冷却,开始变得有秩序。


↑带电子的氢原子和氦原子
4亿年后,在引力的作用下,氢气开始聚集在一起,形成了原始的恒星和星系。这个时期的宇宙可以说是现代宇宙的雏形。

↑蜜汁形状的原星系
后来又经过漫长的130多亿年的演变,宇宙才成为现在的样子。如果用一张图来表现这个过程的话,就是下面这样的:

综上所述,宇宙的演变过程大致为:奇点爆炸-高温暴胀-高温混沌-冷却有序-原始星系-现代宇宙。
——以上内容摘自米莱童书《生命简史》

在138亿年前的宇宙创生之初,不但没有时间,而且就连空间以及空间中的物质、能量都没有。根据广义相对论的推测,宇宙最开始只是一个奇点,它拥有无限高的温度和密度,无限小的体积。
奇点也存在于黑洞的内部,包括最近刚刚直接发现的M87星系黑洞。在黑洞的中心,奇点似乎是稳定的。然而,在最初的宇宙中,由于量子涨落,奇点并不稳定,它在大爆炸中创生出时间、空间和能量,宇宙开始形成并演化。
宇宙诞生的一瞬间,物质并不存在,那时的宇宙就像一个由纯能量组成的“原始汤”,包含形成各种粒子所需的全部成分。在宇宙经历极短时间的暴胀之后,夸克、轻子、胶子、希格斯玻色子等一系列基本粒子就从纯能量中创造出来。


在宇宙诞生几分钟之后,随着宇宙的快速膨胀和冷却,最早出现的基本粒子开始结合在一起形成其他复合粒子,如质子和中子。质子即为氢原子核,质子和中子又会结合在一起形成氦原子核,同时还有极少量的氘、锂、铍原子核。氢原子核和氦原子核的质量比为3:1。由于宇宙的温度和密度迅速下降,更多更重的原子核来不及形成,氢和氦就构成了宇宙的物质基础。
在宇宙形成之后的一段时间里,由于光子与带电粒子的耦合作用,宇宙是不透光的,所以我们无法通过光学手段来窥探宇宙最初时刻的景象。直到宇宙经历38万年的膨胀和冷却之后,脱耦的光子可以在空间中自由传播,宇宙才变得透光,这就是我们通过光学手段所能观测到的最早宇宙景象。

宇宙微波背景辐射
这些最古老的光子如今还在整个宇宙中游荡,各个方向的分布都非常均匀,它们被称为宇宙微波背景辐射。由于空间膨胀拉长了最初光子的波长,这些光已经成了肉眼无法看见的微波。各向同性的宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸理论最有力的证据之一。
经过大约1亿年的演化,宇宙的温度开始适合恒星的形成。氢、氦气体云在引力作用下形成了质量巨大的第一代恒星,它们的核聚变反应可以产生各种重元素。并且在第一代恒星的短暂一生结束之时,剧烈的超新星爆发不但可以进一步合成更重的元素,而且还能把重元素抛射到的宇宙中,成为下一代恒星的原料。


虽然恒星合成了重元素,但与氢和氦相比,重元素的比例非常低。经过138亿年后,如今宇宙中99%的物质(不包括暗物质)仍然是由氢和氦组成,并且它们的质量比还是差不多3:1,这也能作为宇宙大爆炸理论的有力证据之一。
在第一代恒星出现之后不久,星系开始形成,其中也包括我们的银河系。如果我们现在观测最为遥远的宇宙,可以看到早期宇宙的星系都是一些尚在发育的星系,这也能支持宇宙大爆炸理论。

哈勃极深场
随着时间的推移,宇宙继续膨胀和演化,最终出现了包括人类在内的地球生命。人类通过观测宇宙中的星系发现,宇宙空间正在扩张,这是宇宙大爆炸理论第一个重要的证据。这也让爱因斯坦懊悔不应该在引力场方程中加入宇宙常数,以维持宇宙的稳定状态。

大约在150亿年前,宇宙所有的物质都高度密集于一个很小、温度极高、密度极大的原始火球,后来原始火球发生了大爆炸,物质开始向外大膨胀,就形成了今天我们看到的宇宙。在这150亿年中先后诞生了星系团、黑洞和星系等。

“大爆炸宇宙论”提出宇宙常常是周而复始地从诞生至消亡,再诞生、再消亡的轮回。按照宇宙诞生后就急速扩大的宇宙模型,可以计算出宇宙的年龄为130亿年。这就是说,从地球到宇宙“尽头”的距离,理论上应是130亿光年。

科学研究发现,宇宙不是永恒的,而是在不断地膨胀中。宇宙的不平衡现象最早是由一位德国的医生发现的,他在夜空观察星星时发现,每个星球间的距离并没有因万有引力而彼此靠近。那么,在星球之间必定存在另一种力量抵消了它们之间的万有引力,他就把这现象假设为宇宙在不断地膨胀。

科学家发现宇宙中存在红移现象,即远距离星球射向地球的光以红光为多,近距离的则以紫光为主。这一现象说明了这些星球在远离地球,接着爱因斯坦提出了广义相对论,他提出加速度不等于零的理论,其中就包含了宇宙膨胀的学说。1931年美国天文学家利用先进的天文望远镜发现,在银河系外仍有很多星系,并且在不断地膨胀,至此才使得宇宙膨胀的理论得到证实。

热大爆炸宇宙学,这种学说认为,宇宙膨胀是按“绝热”的方式进行,即宇宙是从热至冷演变的。在宇宙早期,辐射和物质的密度都很高,光子被物质吸收或散射,然后物质发射出光子,辐射和物质频繁地相互作用,当宇宙温度下降时,质子与电子结合成氢原子对辐射的吸收减少,物质跟辐射不再相互作用,光子便可以在空间自由穿行。微波背景辐射的发现,有力地支持了热爆炸宇宙模型,因此,热大爆炸宇宙学得到了大多数科学家的认同。

暴胀宇宙学,这个学说是美国科学家古思、温伯格和威尔茨克3人于1979年至1981年提出的。这个学说认为,在大爆炸后不到10秒至35秒的瞬间,宇宙迅速膨胀,故称为暴胀。暴胀后体积增大了1043倍。这种学说还认为引力强度会导致宇宙膨胀速率减慢。当暴胀阶段终了,宇宙过渡至今天的平缓状态,物质分布不均匀现象便产生了。

在太阳系中存在着来自地球之外的人造天体。1961年,法国学者雅克?瓦莱发现了一颗运行方向与其他卫星相反的地球卫星,这颗来历不明的卫星被命名为“黑色骑士”。科学家研究发现,“黑色骑士”可能是一艘由于内部爆炸而变成10块碎片的外星太空船的残骸。

宇宙



天道循环往复,有无相生。

《有无相生》

人们莫不认为,一切都有开端。所以,古今无数智者哲人,冥思苦索,都想弄明白:宇宙究竟是怎样诞生的?

若不能悟透“有无相生”,则无法看清一切存在的最初面貌。如此,唯有请“上帝”出来开天辟地,才能解释:为什么我们能够存在?

但是,“上帝”可以出场,却不能圆场:这伟大的宇宙的缔造者,又是怎样诞生的?诞生其的道体(指一切存在的统称,亦可特指某一具体的存在),又从何而来?

——这思路,恰似环形跑道;无论是谁,都找不到路的尽头。若执迷不悟,便终无出路。

 

文不在多,以精为贵。

反者道之动,弱者道之用——只此一句,便是《道德经》的核心所在,也是人类智慧最为高贵的结晶。

任何事物,有始必有终,无终必无始。天道(指宇宙的衍化)循环往复:如此,没有终结;当然,也不会有开端。

可借时间加以说明:对人类而言,日复一日,年复一年;每日每年,都有始有终;但日日年年,无始无终。并且,上一日(年)的终点,便是下一日(年)的起点。

古人有副对联,可谓言简意深:年年年头接年尾;月月月圆逢月缺。

至阴即至阳,至无即至有——可以说,这是天地间最为深奥的道理;即便是我,也只知其然,而不知其所以然。

 

宇宙生了又亡,亡了又生。其生亡无始无终——但是,它每一轮的生亡,都有始有终。

所以,宇宙第一次衍生(指特定道体刚经其它道体释放,或由其它道体构成,从“不存在”衍化为“存在”,可简称为生)时的情况,我们不必冥思;它最后一次消亡(指特定道体的构成发生质变,由“存在”衍化为“不存在”,成为其它道体,可简称为亡)时的景象,也无须苦想——这所谓的“第一次”或“最后一次”,并不存在。

我们能够考虑的,便是宇宙每一轮由生而亡的衍化(指特定道体由生而亡的变化)。

 

《道德经》有云:“天下万物生于有,有生于无。”

《庄子》有云:“万物出乎无有。有不能以有为有,必出乎无有。而无有一无有;圣人藏乎是。”

本来无一物,何处惹尘埃?道体最初的面貌,即为一无所有的状态——当然,一无所有,便是无所不有。

古人所说的“混沌”,即是阴阳一体、有无不分的状态。其至阴亦至阳,至无亦至有——这正是道体每一轮衍化的起点;当然,也是终点。

借助数学,可以更好地理解天道学(指人类对于天道的领悟与认识)。无穷大(∞)与无穷小(0),两者在数轴上,对应着同一位置。

 

我们所说的“有”“无”,其内涵,便是道能(指能量和道律的合体,亦可特指某一具体的、能量和道律的合体;可将其仅视为能量来理解)或能量。

阳极,是蕴含无穷多道能的道体;阴极,是没有蕴含任何道能的道体。阳极与阴极的合体(指由阴阳两道体融合形成的道体),是为太极。

《道德经》有云:“有物混成,先天地生。”阴阳两极混融(指两道体绝对混合均匀,融为一体,不分彼此)而成的道体,是为无极(亦即混沌)。此时,阴阳两极尚未分离,既可说其存在,亦可说其不存在。而后,阴阳两极相互分离,无极衍化为太极。

 

《道德经》有云:“道可道,非恒道;名可名,非恒名。”任何道体,皆非永恒;生长衰亡,唯变不变。所以,严谨说来:当下之我,非昔时之我;明朝之物,非今夕之物。

古希腊哲学家赫拉克利特说过:“人不能两次踏进同一条河流。”——这的确是至理名言;但是,若我们始终以如此理念,来审视世界,则不能认识任何事物。

所以,要想论述我与物,必须舍其小而就其大,执其不变而论其变。

 

太极一如无极,亦即生即亡。阳极在衍生的同时,便发生均解(指特定道能消亡,并均匀地分解为若干全同道能(指完全相同的道能));而均解的发生,将伴随道能的消减(指特定道体所蕴含的能量或(和)道律的强度降低),使得极少量源于阳极的道能,归终(指来源于阳极的道能,消亡归于阴极(阴沌))于阴极。

所有来源于阳极,且未归终于阴极(阴沌)的道能的统称,是为宇宙。接纳来自阳极的道能后的阴极,是为阴沌。

显然,宇宙,是阳极消亡后的遗物;阴沌,是阴极消亡后的遗物。宇宙和阴沌,一如阳极与阴极,对立而统一,均同生同亡;两者的合体,是为沌宙。

宇宙衍生后,所蕴含的道能将逐渐消减,最终尽数归于阴沌。

当所蕴含的道能全部归终时,宇宙便衍化为阴极;同时,来源于阳极的全部道能,皆被阴沌接纳,后者便衍化为阳极——此即阴阳互化,有无相生。

 

完成相互转化的同时,阴阳两极混融,归根(指某一道体消亡,并转化为另一道体,且后者可衍生前者)于无极,进而开启新一轮的衍化。

道体的每一轮始于无极、复终于无极的衍化,是为道轮。显然,道轮无穷无尽;而每一轮的道轮,都有始有终。并且,不同的道轮,都上演着相同的衍化——仿佛循环放映着同一部电影。

《道德经》有云:“道生一,一生二,二生三,三生万物。”其“一”,即无极;“二”,即太极;“三”,即宇宙。

无极衍生太极,太极衍生沌宙,沌宙归根太极,太极归根无极:如此循环往复,永无穷尽。



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