03.03 物质不灭,能量守恒,宇宙却在膨胀,那么是什么东西在增长?

特白痴王子


这个提问有一个致命的问题,那就是用地球上建立起来的直观来思考宇宙的问题。最重要的是,我们需要认识到,膨胀所增加的空间不一定需要物质来填充,在宇宙中没有什么大气压力之类的东西,空间中的物质完全可以变得越来越稀薄,这没有什么奇怪的事情,这跟「物质不灭,能量守恒」也没有什么关系。

关于这种变得越来越稀薄的东西,还有一个绝佳的例子可以证明。1965 年,美国贝尔实验室的两位工程师彭齐亚斯(Arno Penzias)和威尔逊(Robert Wilson)在为卫星通信设计天线,他们在调试天线时发现了一个头疼的问题,不管天线朝向哪个方向,都会有一个一模一样的背景噪声,起初他们以为是天线上的鸟粪所引起的,但在仔细清理了鸟粪之后发现这种噪声仍然存在。他们将这个结果发表在天文学的期刊上,这一发现随后引起了天文学和宇宙学界的震动,因为这些噪声正是对大爆炸宇宙学的强有力支持。彭齐亚斯和威尔逊所发现的这种噪声来源于宇宙诞生之初,随着宇宙的膨胀,这种来源于宇宙最早期的光被越来越稀释,最终成为了两位工程师所探测到的「噪声」,这种噪声的特征与 2.7 K 的黑体辐射相同,频率属于微波范围,因此被称为「宇宙微波背景辐射」(CMB,cosmic microwave background)。彭齐亚斯和威尔逊在 1978 年获得了诺贝尔物理学奖。之所以这种噪声的特征与 2.7K 的黑体辐射相同,就是因为随着宇宙的膨胀,这种辐射的能量被不断稀释,从而温度越来越低的结果。

今天,物理学家们将这种推动宇宙加速膨胀的力成为「暗能量」(dark energy),暗能量像一种均匀的背景存在于宇宙中,它在宇宙中起到了斥力的作用。但暗能量到底是什么,现在还有很多争论,暗能量在宇宙中大量存在,但我们却非常不了解其性质。尽管目前有大量探测器在对暗能量进行精细的测量,也有宇宙学家将这些惊喜的测量纳入到宇宙模型的描述中,但仍然非常缺乏能够解释暗能量基本结构和组成的物理理论。对暗能量的进一步研究很可能意味着新的物理学(例如新的相互作用、新的基本粒子、新的物理规律)的诞生。


傅渥成


首先,我们说的物质不灭的定律是在平坦时空上得到的一个经典物理规律,它不是真的对的。有两个情况下它是不正确的:

1.真空激发

在量子场论中,物质可以无中生有,这叫做真空激发。所以,宇宙大爆炸一开始的时候,世界上根本就没有电子,后来才有了电子,有了物质,这些都是从真空中激发出来的,你可以把它想象成最后还是要湮灭在一个真空态里,这一切只是一个漫长的散射过程。

2.黑洞吸收

物质不灭显然是错误的,当有黑洞存在的时候,你把一头猪赶进黑洞,猪消失了,不但物质消失了,甚至可能连信息也消失了。我们已经找不到猪的任何信息。因此,物质不灭只不过是一个简单的说法,不是在任何场合都可以用的。至少在宇宙层面,这个说法有问题。

那么,既然如此,我再来回答你提的另外一个问题:宇宙为什么膨胀?

宇宙膨胀的原因在于,宇宙中存在一种暗能量,这种暗能量到底是什么?现在还不清楚,不是我们人类谦虚,是我们真不知道。但暗能量驱动了宇宙的膨胀。暗能量能在宇宙空间产生一种排斥力,这是它与引力不同的地方。当然,目前也有一些宇宙学模型认为暗能量根本不存在,不过,这些模型被科学界认为是非主流的。

如果暗能量是爱因斯坦说的宇宙学常数,那么这个时候的暗能量非常简单,它的特点就是,能量密度保持不变,空间越大,体积越大,能量密度乘上体积就是总能量,总能量就越大。你要问我这些总能量从哪里冒出来的?我的回答是:在宇宙层面,能量都没有很好的定义,因为我们一般物理学定义的能量,都是依靠一个局部的观察者的,在宇宙中,没有良好定义的局部的观察者。


轩中科技评论


所谓物质不灭、能量守恒的说法是有一定问题的,严格讲应该叫质能守恒更科学,因为物质和能量之间是可以转化的。

但是物质和能量究竟是什么?这个就说不清了,这已经类似于科学界的终极问题。只有搞清楚这个问题,才能解释宇宙膨胀的动力,膨胀的进程以及膨胀的结果这些涉及宏观层面和微观结构的问题。

目前的主流理论可以说是弦论,这是较好地将量子力学和相对论在宇宙层面予以统一的理论。具体是什么意思呢?也就是说宇宙充斥着无数的弦,弦的振动会产生物质和能量,同时,物质和能量又是通过弦相互关联和转化着。这个比较抽象,举个不恰当的例子,你可以认为世间万物都由弦线拉着,宇宙也不例外。宇宙也在膨胀,那么意味弦线越来越紧绷,那么对宇宙的膨胀又会产生反作用力。那么其中也不存在额外的填充物,所谓填充物就是弦。

那么弦又是什么呢?可以说严格意义上是一种数学抽象,或者说不能用具体的事物去想象。如果一定要类比,只能想象为一种场了,这种场中充斥着一种可无中生有,却又包含着宇宙全息奥秘的“终极物”——弦。这个抽象的弦物制约着宇宙的进程。这是一个只可描述而不可定义的概念,这是物理理论和科学规律决定的。从这个意义上,科学式的外求法对宇宙的探索与终极真理之间天然是存在边界的。


存在之轻


物质确实不灭,能量守恒定律不变,天父天母伏羲女娲的思想境界不断升华,叫做慈悲无限。膨胀的目的,增加热能,降解病气阴气对人类健康的侵害,再生,净化宇宙,造福人类。宇宙到寿了,更新过程中优生劣汰的现象!


玉142588495


人类要想研究宇宙就必需提出自己独物的观点,不要随便想信别人说的,哪怕是已经为大多数人接受的,除非得到了确切的实验证实。人类要想研究出宇宙的本质,主要的就是要有人能先提出宇宙隐藏的奥密,哪怕有几万亿个观点提出来,只要中间有一个是正确的,那就不可怕,如果人类所有人都抱着一个无法证实的观点去研究,如果这个观点是错的,那就相当可怕了,因为人类根本没有发现宇宙的隐藏的奥密。所以说研究宇宙只要没有被证实的东西,所有人类就要大胆的提出自己的假想,不论多少个观点提出来,只要有一个观点是正确的,那就代表人类一定会破开宇宙的奥密,如果没人能提出一个正确的观点,那人类就永远破不开宇宙的奥密。

对于宇宙在膨胀首先就得否认,宇宙亘生138亿年,现在至少有930亿光年大,甚至还说有1500亿光年以上,而在现实中,保有小于电子光子等微粒物质能以光速运行,真的成了物体不论是石头,铁还是星球星系都不可能有光速的千分之一了。那是这些说膨胀的星系每年至少走两光年以上,这怎么可以呢,我们的很河系明显也没有以光速在运行呀,更别说超过光速几倍了。而从提出宇宙在膨胀的专家们来看,他们认为宇宙在胀其实就是在猜的。从一种红移实验现象来猜的,可如果以我们银系去看其实星系,我们应该很自然的想到,所有的星系的速度应该是不一样的,那么比银河系速度低的星系肯定是会被银河系甩得越来越远,比银河系快的星系一样也会把银河星甩得越来越远,这样不论看比银河系跑得快的还是跑得慢的都发生了红移了吧。或许还是其它什么原因导至星系速度不一光线被偏移了呢。猜的就是猜的,千万别当真就信了。至于星系要跑哪去,怎么跑,这还真让人难以相信呀。或许我们的宇宙就是在走一个单边运动,并不是想象中的环形运动,就是所有的星系都象鸟铳一样,是从一头发射出来许多的钢弹,然后大家就朝着一个方向 跑吧,也或许是两头跑,也或许是全方位跑,反正不是转圈跑了。


流星141849591


首先要理解宇宙膨胀是什么情况,我们的宇宙就像是一个气球,气球不断在膨胀,而所有的星球星系都是气球表面上的点,气球变大,所有的点距离越来越远,所以宏观上普遍观测到红移现象。那么你问,中间填充的什么,那么或许只有五维空间以上的人才能直到了,我们只是生活在这个气球的外层膜上面而已。那么宇宙膨胀造成了什么,造成我们生活的宇宙空间越来越平摊,就好像气球吹大了之后越来越薄一样,我们的空间维度本身不平坦,随着宇宙膨胀的越大,空间就越平坦。再补充一下,个人认为宇宙膨胀的方向是沿着时间纬度的方向膨胀,所以我们无法超越光速,因为时间纬度与我们空间的其他纬度正交。


乾杯57


以上所说的,是个人的观点,凑热闹瞎掰的!


随缘72215


宇宙在膨胀,这个说法我不赞成,人类知识有限,所以宇宙无限,能量无限,宇宙有能量就有一切恒星,行星,生物,能量既在合成,又在分解,生生不灭的能量循环。

如,地球上二氧化碳循环,分子,原子(内含能量)组成物质,所以物质就是能量。物质不灭,能量守恒才正确。原创。


黄烈平


神話故事里有一种叫貪的怪獸,實際說的是一切膨脹的事物,包括人心,這种貪念好像是一條無影線把宇宙里有貪不淨的念想連接組合起來,形成一股暗力,這股力也就是現在人們所說的暗物質。它催生著宇宙的膨脹。


zhonghoulaoshi1


宇宙在膨胀只能说是我们存在的物质世界在膨胀。而在我们世界的外面看到的只是一个逐渐变大的球。

那么这个球为什么会变大,有两个可能性。一个是外面的压力(物质能量)没有我们时空大。就和减小一个气球外面的压力一样这个球就会变大。在变大的过程中气球内的时空(比如氦气)并没有减少。另外一种可能性就是球内不断的增加空间(氦气)则球也会变大。

那么我们的时空是那一种情况哪?我们要从物质的本质分析。

首先外面的宇宙应该是一熵个更大的空间。哪个时空中也可能有变化,但是那种变化对我们的世界应该没有规律可让。并且微不足道。所以不是我们膨胀的原因。我们膨胀的原因是我们时空形成初期的不平。就和一个爆炸的炮仗一样。












上面的推导是是为了说明熵变的由来。也就是我们的时空最终也会在时间的前进中实现能量物质的最终空间化。



说白了就是我们的空间(三维空间)是一个不断增加的空间。所谓能量守恒,是所有物质在不断的时间时增加空间。所谓的物质不灭也是我们时空的总能量时间形成的物质总数不变。只要时间在前进空间就会膨胀。也就是最终这个世界的能量和空间都会趋于一致。


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