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宇宙学家:万物起源于虚空本身

IP属地 中国·北京 编辑:陆辰风 宇宙探险家 时间:2025-06-27 11:29:32

在古希腊哲学家德谟克利特提出“万物由原子与虚空构成”的两千四百年后,现代宇宙学以令人震撼的方式证实了他的洞见——宇宙万物确实诞生于虚空本身

然而,这里的“虚空”绝非我们日常理解的绝对空无,而是蕴含着宇宙诞生的终极奥秘

当普通人想象“虚空”时,脑海中浮现的往往是完全空无一物的空间。但量子物理学彻底颠覆了这一观念。

量子场论揭示:真空中蕴含着巨大的本底能量,被称为“真空零点能”。

美国物理学家惠勒估算其密度高达惊人的10¹³焦耳/立方厘米——即使宇宙温度降至绝对零度,这股能量依然存在。

这种能量会通过一种神奇的现象表现出来:量子涨落。根据海森堡不确定性原理,真空中时刻上演着微观尺度上的能量“借贷”游戏。

虚粒子对(如正反粒子)不断从真空中自发产生,又在极短时间内湮灭消失。

这种现象在1927年就被理论预言,直到1996年才通过卡西米尔效应实验获得确证:当两块金属板在真空中靠近至纳米级距离时,板内外量子涨落的差异会产生可测量的吸引力。

卡西米尔效应实验:在10纳米的间隙上,量子涨落能产生约1个标准大气压的压力,这一发现证明看似虚空的空间实则暗流涌动。

更神奇的是,这些转瞬即逝的量子幽灵在特定条件下能转化为稳定的实粒子。

当黑洞边缘发生量子涨落时,若一个虚粒子坠入事件视界,另一个粒子便因无法湮灭而转化为真实粒子,形成霍金辐射。这个过程从虚无中创造了物质。

关于宇宙起源,大爆炸理论虽为主流,却面临根本性质疑:若宇宙始于密度无限的奇点,物理定律在此失效,那么奇点之前是什么?谁启动了爆炸?这似乎为“神创论”留下了空间。

霍金与其合作者伦纳德·曼罗蒂诺在《大设计》中提出革命性解答:宇宙无需创造者,物理定律足以让宇宙自发形成。

他们发展的“无边界假说”描绘了一个更自洽的图景:时间并非永恒存在而是与空间共同从量子泡沫中产生;宇宙没有传统意义上的起点,如同地球的北极点:向北追溯至此即终点;早期宇宙处于量子混沌状态,时空如同一个完整球面,无始无终。

霍金曾比喻:“回溯宇宙起始如同寻找比北极更北的地方——根本不存在这样的点”。

在这种模型中,“宇宙诞生”的瞬间失去了意义,因为时间本身是随宇宙结构一同显现的维度。

量子创生似乎违背了“物质不灭”的经典定律,但爱因斯坦的质能方程(E=mc²)揭示了更深层真相:质量和能量本质上是等价的

所谓“无中生有”的本质是:真空零点能转化为粒子,虚粒子对通过量子涨落获得能量而稳定化,纯能量(如光子)在高能条件下转化为正反物质对。

实验室中,科学家已实现两束高能激光相撞产生正负电子对,证明能量与物质的转化并非玄学。

宇宙微波背景辐射、星系红移、轻元素丰度等观测证据,共同支持了宇宙从高能量子真空态演化的理论。

138亿年前,宇宙的“虚无”状态实际上是一片沸腾的量子能量海,其中一次剧烈的量子涨落——通过暴胀机制——触发了宇宙的指数级膨胀,最终演化出星系、恒星及生命。

霍金的理论引发神学界强烈反弹。神学家援引BGV定理(由三位物理学家提出),坚持认为:任何膨胀的宇宙必有起点

即使存在多重宇宙,只要其中的宇宙在膨胀,就必然存在时间边界,指向一个初始推动力——上帝。

但科学家反驳道:量子引力理论可能取代大爆炸奇点,虚空中固有的物理定律(如量子力学)本身可作为“第一因”,追问“定律从何而来”可能如同追问“为何1+1=2”——是逻辑必然。

《道德经》中“天下万物生于有,有生于无”的古老智慧,竟与现代量子宇宙学惊人地呼应。然而科学所言的“无”,是蕴含物理定律和量子潜能的真空,而非神学中绝对的“虚无”。

人类对宇宙起源的探索从未停止。德谟克利特以哲学思辨提出原子与虚空,哈勃通过星系红移发现宇宙膨胀,彭齐亚斯和威尔逊意外捕获宇宙微波背景辐射,LIGO团队探测到黑洞合并产生的引力波。

今日,中国天眼(FAST)巡测脉冲星,暗物质探测器深入地下,皆在追问同一个问题:虚空如何创生万物?暗能量(推动宇宙加速膨胀的神秘力量)的本质,可能是理解真空能量与时空结构关系的关键钥匙。

从古希腊的原子论到量子场方程,人类认知边界的每一次突破都揭示:所谓“虚空”实则是万物孕育的母体

德谟克利特若穿越至今,或会惊异于他想象的“虚空”竟蕴含着10¹³焦耳/立方厘米的能量海洋;老子若知“有生于无”被量子涨落证实,或许会心一笑。

南极洲冰盖下,冰立方中微子望远镜正捕捉来自宇宙边缘的信号;月球背面,射电望远镜避开地球噪音搜寻宇宙黎明的痕迹。

当诗人追问“我们从何处来”,科学以严谨的观测和数学语言回答:星辰、生命、意识,皆源于那看似虚无却沸腾不息的量子深渊。

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