宇宙中的物质从哪里来?

用户51557643360



宇宙中的恒星

宇宙是时间、空间、物质与能量的集合体。宇宙由68%的暗能量、27%的暗物质和5%的可见物质组成。现在宇宙中有上千亿个星系,每个星系又有1000亿至4000亿颗恒星,可以形象地说,地球上有多少沙粒,宇宙中就有多少颗恒星。

人类可以看见的宇宙物质,大到星球,以及山川河流、森林动物,小到肉眼看不到病毒、细菌等宇宙万物,仅仅是构成宇宙5%的可见物质。 宇宙间可见和不可见的物质与能量,都是宇宙大爆炸的产物,可以说,宇宙大爆炸是宇宙万物的“造物主“。

宇宙大爆炸后38万年,温度降至3000K(开尔文,下同),才有了最初物质,氢原子的形成,随后氢原子核聚变成氦,所以,宇宙星云基本由氢与氦构成。星云在自身引力的作用下,大约在大爆炸10亿年后,形成了第一批恒星,有了银河系的雏形,以后随着恒星的诞生、成长、衰老到死亡,恒星自身的引力与坍缩相互作用,形成了自然界中92种元素,可以说,恒星的形成与消亡过程,就是自然元素的形成过程,小质量的恒星(比如一个太阳质量的恒星)死亡后,形成白矮星,主要是碳。中等质量的恒星(1-10个太阳质量的恒星),死亡后,形成中子星,主要造就了原子序号26铁以前的元素。而只有超大质量的恒星,死亡后形成黑洞,形成重金属元素。宇宙中5%的可见物质,包括无机物和有机物,都是由92种元素,以及它们的化合物构成的。 比如动物呼吸的空气是氮、氧、二氧化碳等组成;覆盖地球70%多的水,包括海洋、冰川、河流、湖泊等都是氢与氧的化合物,H2O;所有恒星都是氢和氦的集合体,所有固态行星,大多由氧化物、硅酸盐、碳酸盐等化合物,以及铁镍核构成。


赛翁


这个题目很热闹,但是很多人回答的都是神创,或者哲学,没有几个从科学角度回答。

目前我们的宇宙理论是大爆炸理论,这个大爆炸只是谈我们的宇宙怎么诞生的,并不反对有其他宇宙,或者上级宇宙。我这里只谈我们的大爆炸宇宙,所以反对大爆炸的人请另找对手。

大爆炸

大爆炸是从一个奇点开始的。这个奇点是能量团,还是物质颗粒,或者一根弦,都有可能,现在也无从知晓。但是它一定是一个单纯的东西,不会是空间+能量+物质的混合物。

这个点暴涨膨胀,产生了空间,时间,能量和粒子,而且因宇宙很小时,这些东西靠的很近,又温度极高,所以都是相互转化的,无所谓是粒子还光子,是空间还是时间。光子可以转化为正反粒子对,正反粒子湮灭也转化为光子,都是瞬间产生瞬间湮灭瞬间又产生的状态,所以说成是能量粥更好。这时候的粒子还不是质子,应该是夸克,或更小的粒子。

再扩张,温度再下降,这时发生了微小的偏差,一种未知的违反重子数守恒的反应过程出现,它使夸克和轻子的数量略微超过了反夸克和反轻子的数量,这一过程被称作重子数产生。

宇称不守恒

宇称不守恒,就是杨振宁-李政道因其获得诺奖的理论。这个偏差,造成正反粒子对湮灭时,总有点剩下的正粒子,这个比率很低,只有1/3000万。

怎么理解这个过程呢?好比拉链,上面的颗粒是正物质,下面的颗粒是反物质,正反相合,数量相同。不,应该是基本相同,但在拉链的开头和结尾,可能会多出一粒正物质。这个就是物质的来源。

继续碰撞

但是,形成的物质还是在高速碰撞,还会有正反质子产生,又有湮灭发生,这些正物质自己还会转变为能量。但是宇宙继续扩大,温度进一步下降,在物质粒子没有消耗完之前,温度下降到粒子碰撞不会再达到破碎地步,不会转化为正反粒子对。这个物质-光子-物质-光子的来回转化过程基本结束,这时才是今天剩下的正物质,大概剩下了1/10亿。

此时宇宙诞生还没到1秒。


海螺008


宇宙中的物质从哪里来?

答:物质为构成宇宙间一切物体的实物和场,物理学上物质有六种存在形态:固态、液态、气态、等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态;物质不依赖于意识而又能为人的意识所反映的客观实在,界是由物质构成的,物质通常是有结构的,但是物质结构在层次上是否具有基本单元,即德谟克利特式的“原子”是否存在?这是一个长期反复争论而又常新的课题。

当前宇宙中的物质和能量含量(左)和早期宇宙中的物质和能量含量(右)。暗能量、暗物质的存在和正常物质在反物质上的普遍存在。

1、我们所观察到的粒子之间的每一次相互作用,在所有能量中从来没有创造或摧毁一个物质粒子,也没有创造或摧毁等量的反物质粒子。

2、当我们观察宇宙时,所有的恒星、星系、气体云、星团、超星系团和最大规模的结构中,一切似乎都是由物质而不是反物质构成的。这似乎是不可能的。一方面没有已知的方法赋予粒子和粒子在宇宙中的相互作用来制造比反物质更重要的物质。另一方面所看到的一切都是由物质而不是反物质构成的。物质/反物质生产纯粹的能量(左)与物质/反物质湮灭回到纯能量(右)是一个完全可逆反应。这个创造和湮灭的过程遵循E = MC ²。这个公式是创造和毁灭物质或反物质的唯一已知方式。

无论何时何地反物质与物质相遇都会有一种奇妙的能量爆发,因为粒子与反粒子湮灭。实际上在某些地方能观察到这种湮灭,仅仅只在超能量源附近产生等量的物质和反物质,就像在巨大的黑洞周围一样。当反物质在宇宙中运行时,它会产生特定频率的伽马射线就能探测到。

让人困惑的是物质和反物质之间的对称性,就粒子物理学来举例:

1、每创造一个夸克,也创造一个反夸克

2、每一次夸克被破坏,反夸克也被摧毁

3、每一次创造或毁灭一个轻子,也创造或毁了灭一个来自同一个轻子家族的反轻子。

每当一个夸克或轻子经历一个相互作用、碰撞或衰变时,在反应结束时夸克和轻子的总净数量(夸克减去反夸克,轻子减去反轻子)在最后是相同的,就和开始时一样。在宇宙中制造更多物质的唯一方法,就是在等量的情况下制造出更多的反物质。标准模型的粒子和反粒子服从各种守恒定律,但有一定的粒子/反粒子的行为有细微的差别,这可能暗示了重子形成的起源。


宇宙万物的存在和宇宙由是物质构成的事实是无可争辩的。为什么我们的宇宙包含了某种东西(物质)而不是什么都没有(从物质和反物质的等量混合)?这是一个有解的问题。在这个世纪精密的电弱测试、对撞机技术和实验探测粒子物理超越标准模型的进展可能揭示它是如何发生的。当它发生的时所有存在中最大的谜团之一最终会被揭示的。


凤栖夕阳




不管宇宙以何种方式形成,在宇宙形成的初期有很多能量是以光的形式存在的,光是以离散的光子形式存在的。当光子有足够的能量时,它们就会自发地衰变成粒子和反粒子。

反粒子与相应粒子完全相反,例如,质子具有电荷+ e,所以反质子具有电荷-e。这在今天是很容易观察到的,因为伽马射线有足够的能量来产生可测量的电子-反电子对(反电子通常被称为正电子)。事实证明,光子只是一种被称为玻色子的粒子之一,并以这种方式衰变。宇宙形成后,玻色子充满活力的,它们可以衰变成更大的粒子,如质子。宇宙中的质量来自于这些衰变。



接下来要问的问题是:所有反物质都去哪了?对于以这种方式创建的每个粒子,都有一个反粒子。但在这种情况下,应该有和物质一样多的反物质。如果这是真的,当宇宙已经有些冷却时,每个粒子都会找到一个反粒子并结合成一个玻色子,这个过程叫做粒子湮灭。

事实上,这是大多数这些粒子配对的命运,但是还有一些粒子幸存了下来。即使是这样一小部分的幸存的粒子也足以形成宇宙中的所有物质。在这个过程中的某个时刻,还有其他一些事情导致比反粒子更多的粒子存在,我们称之为粒子反粒子不对称。



有很多理论试图解释这种不对称。其中一种理论称为电弱重子数产生机制(electroweak baryogenesis)。质子和中子是称为重子的粒子。目前对粒子物理的理解称为标准模型,它决定了现在重子的数量几乎是恒定的,唯一的微小变化,是由于量子力学隧道效应。然而,在早期的宇宙中,温度要高得多,所以这种隧道是司空见惯的,并且可能产生了大量的重子。电弱指的是所讨论的时间段,当电磁力和弱力从单一力分离成2个独立的力时(在大爆炸之后10^-12和10^-6秒之间,这种不对称可能会在最后形成)。另一个重子来源是由于轻子(是包括电子在内的另一种类型的粒子)在这个时期可以转化为重子。

如果你有其他见解,可以在下方评论哦,我相信你的评论可以一针见血。


趣味说


“宇宙中的物质从何而来”这问题太高深了,而且这是一个亘古不变的话题,人类自从有了文明就一直探寻这个问题,但至今无解,只能是宇宙大爆炸理论给出阶段性回答。如果你非要问宇宙大爆炸为什么会炸出物质,那么科学家也会无所适从的。



物质的本质,空间的本质,运动的本质是物理学研究的根本所在,如果科学家把物质这个问题解决了,我想今后的物理学家会轻松一半。

其实这个问题可以这样看待,如果你要问物质从哪里来?那么你要搞清楚物质到底是什么?

古代哲学家认为物质是看得见摸得着的物体,也就是五官可以感受到的实在属性,可是这么朴素的思维还是太年轻了。物理学的发展告诉我们:电场、磁场也是物质的范畴。物质可以小到夸克甚至是无穷小,大到超大恒星甚至是无穷...

物质除了五官可以直接感受到,还可以间接感受到。比如可见的水果,可触的空气,可以感受到的电磁辐射。但有的物质是五官咋怎么样都无法感受到的,比如我们眼睛看不见它,也触摸不到,更吃不到,也闻不到。它不是电磁波,毕竟电磁波可以通过雷达这样的技术手段获知。它就是暗物质,这玩意只能靠逻辑推理获知。

你要问物质到底从何而来,首先要搞清楚物质到底是个啥,而现在的人类还搞不清物质到底是什么玩意。

我们暂且不考虑物质是什么。继续回到题目,人类目前关于物质来源最具科学性的推理就是宇宙大爆炸学说了。大爆炸学说认为,138.2亿年前,“宇宙”中某个密度无限大的奇点爆炸了,之后才炸出物质,时间和空间。宇宙大爆炸前一无所有。我回答到这里,你肯定还不会满意。那么我给你讲个故事吧,希望启发一下你。

我们每天都在玩手机,手机上有操作系统和软件。如果你早上开机了,手机开机助手反应出这次开机一共用时15秒。然后软件们开始“快乐”的在操作系统上运行起来了。突然有一天,软件们有了自我意识,于是它会问,“我是怎么来的,我为什么在这,我是谁,我要去哪里”,其他软件会告诉它,你叫“软件”,生存在操作系统上,我们的历史是操作系统启动的时候诞生的。在软件眼里操作系统就是他们赖以生存的宇宙空间。而软件们永远不知道操作系统还依赖于手机处理器、主板这样的硬件,更不知道,开机行为只是手机背后的人类一个按钮开关而已。软件更不会知道人类的爱恨情仇和社会规律。但是软件和人类都有相同的问题,我们是从哪里来的?或许人类所处的这个宇宙只是其他宇宙中的某些团体模拟出来的假象。


而我们永远不知道它们在哪里,它们是谁?或许就有人认为这是神吧!


科学认识论


宇宙就是由物质构成的,问宇宙中的物质从哪里来就是问宇宙从哪里来,反之亦然。实际上这个问题我已经回答多遍,现在我把以前的观点摘要再说一下。关于物质从何而来的问题,首先它不是西方所认为的是神创造的,也不是人的头脑想出来的。我认为是“无”中生有。中国古人先贤认为无为天地之始,所谓无极生太极。整个宇宙“混沌初开,乾坤始奠”。类似于霍金所说的“奇点”。我把这个“无”称为“物”,我认为世界就是唯物的,意识是一种高级物质。是物质进化出来的。物质并不只有一种存在方式,有的物质以时间和空间的形式存在,这些就是我们常说的世界物质,包括物体,思维和人类社会,包括看的见看不见的,摸的着摸不着的所有事情。而还有一些物质并不具有时间和空间。比如说“无”,“奇点”,“物”。而它们是宇宙的起源,时空的起点。它们虽然没有时间,没有空间,但是它们依然存在,并且不依人的意志为转移。这很好理解。就象人睡觉时的感觉,也可以说没感觉:没有时间感,没有空间感,没有质量感,什么都不知道。但世界还是存在的。你不能说这个世界因为你睡觉感觉不到而说它不存在。这个宇宙的起点“物”就是这样存在的。事实上你只有承认宇宙可以这样存在,你才能谈意识,谈唯心。若不承认就什么也谈不着。所以说世界是唯“物”的。也就是说宇宙的本质是“物”的这个问题得到了解决。那么题主的问题“宇宙中的物质从哪儿来的问题”也就得到了解决。哲学上解决了,咱们再从现代物理上作一探讨。霍金所说的奇点物理上也能存在,大家知道物质由原子构成,原子由原子核和核外电子组成。原子核所占空间与核外电子所占空间相比相当于一个黄豆与太阳系相比。有足够的空间压缩。所谓的中子星就是把核外电子都压进了原子核,体积大大缩小,黑洞更进一步坍缩。那些夸克电子内部又是如何?细探下去又是个哲学问题,它不可能不可分,这样分下去可得出这样结论:物质是由“虚空”组成。当宇宙还没有产生质量时,全宇宙物质可以聚一“点”,且无影无形。质量形成机制的解释目前并不成熟(量子力学的标准模型中认为物质的质量来源于希格斯场量子化激发的“希格斯粒子”,也就是人们常说的“上帝粒子”,它被称为万物之源,已于2013年4月发现。但具体细节并不清楚)。宇宙中所有物质虽然不是凭空产生,却可以“物”中生有。而已有的物质也可以湮灭,所谓物质不灭定理具有相对性,宇宙物质总量是个相对之量。


物原爱牛毛1


物质从何来,目前科学尚不能解释。不过,解铃还须系铃人,还得靠科学来解释。有六个典型说法,我是不能苟同的。

▲双缝干涉显示了真空介质波的涟漪。

①说“上帝创造”的,那是神话。②说“奇点爆炸”的,那是寓言。③说“无中生有”的,那是强加。④说“阴阳轮回”的,那是玄学。⑤说“能量变物质”,违背质量守恒定律。⑥说“超弦振动”的,有点科幻。

下面的解释,一半是他人挖掘的,一半是我拓宽的,虽然是一种设想,但都有科学依据。期间耗费几十年的呕心沥血,请不劳而获的喷子走远点。

宇宙微波背景,是太空中最低能密、最低质密、最低温度的真空介质。不妨认为是宇宙物质的生产基地。这也许是问题的最佳突破口。

关键是:要摆脱质能转换 E=mc²=hf,因为m=hf/c² =h/λc 中的频率f,有任意多个选择,是无法确定的参数。

背景微波的三大参数:波长λ=7.35cm,温度T=2.725K,速度v=c。按狭义相对论计算微波的光量子质量:m=h/λc=10^-59kg。这不涉及环境温度与真空介质,显然不合物理逻辑。

物质是能量与质量的载体与统一体,有能量的本质是动能(Ek=½mv²)与势能(Ep=mv²)。真空介质也是如此。


▲物质波的波粒二象性的一个示意图

真空介质是一种物质波,具有波粒二象性,根据c²ε0μ0=1可知,其波速是光速。真空物质波是一种介质波,是承载与传播电磁波动能与引力波势能的载体,真空介质波的最小单元,即真空量子,简称“空子”。

根据粒子动能与温度的关系:计算1个空子的动能,按公式Ek=½m'v²=3×½kT,求得1个空子的质量是:m'=1.25×10^-39kg。显然,对应光量子的相对论质量m=10^-59kg,相差20个数量级,完全可以忽略不计。

真空介质波,也许就是暗物质波,是所谓的空间涟漪。高能密的涟漪,空子之间会发生纠缠、折叠、聚合、卷积。生成中微子、电子、质子。在进一步生成原子核与分子。这个过程叫“耦合”,逆过程叫“脱耦”。究竟如何耦合,如何脱耦,嫣然有学者的专著,虽然不被某些大神待见,但如果加以修缮,我是看好的。


物理新视野


原创思想,物质从何而来?堪称是终极问题之终极问题: the biggest question!

自2400年前的希腊哲学家德谟克利特提出原子论以来至今,没有任何西方科学家质疑并回答这个问题,如果回答了这个问题,那么宇宙学和粒子物理就走到了终点。

其实,回答这个问题非常非常之简单,只需从仰望星空开始,现在的总星系中的亿万星系都在释放能量,未来若干个百亿年后,亿万星系必将蜕化成为星系黑洞,总星系中仅仅剩下了(星系黑洞的)质量和(暗)能量,是最简单的总星系,很显然,它就是物质的诞生之地,物质从质量和能量的相互作用中诞生!

那么本民科的`终极粒子模型’就由两个粒子:质量点和能量点-光子组成。

怎么样?本民科的回答找不出破绽吧?不过仍然欢迎挑刺!

前后不超过三百个汉字吧?本民科就彻底终结了西方苦心经营了数百年的宇宙学和粒子物理!牛顿,爱因斯坦们,作何感想?

官科们,意下如何?


孤猴78345271


如果能量守恒、物质不灭定律是正确的,那么,宇宙中的物质就是自有的,并不存在从何而来的问题。中国古代哲学奇书周易中有这样一段话:“易有太极,太极生两翼,两翼生四象,四象生八掛,八八六十四掛。”这里大家应该注意,古代哲学用语是多么严襟!它用的是“易有太极”而不是易生太极,为什么呢?这可谓是差之毫厘失之千里的大事情!易有太极,就是说从自然规律上讲太极是自有的,是从来就在那里的。那么,周易中说的太极是什么呢?个人理解,太极就是初始物质。那么,太极生两翼指的又是什么呢?两翼就是阴阳。阴阳就象两个翅膀一样,缺一不可,缺一个就不能飞翔、缺一个易就不能运转,所以称为两翼。两翼生四象,四象就是天地日月风雨雷电;四象生八卦,八掛就是天地日月风雨雷电浇灌出来的大自然;而八八六十四掛就是自然界的初始动植物;六十四掛又生成了三百八十四尧,才有了地球上的千万种动植物。所以,从周易哲学的角度来理解,宇宙中的物质就是自有的。但是,要说明一下,宇宙中物质自有不等于一成不变,实质上它们无时无刻不在转变,从微观转化为宏观,再从宏观转化为微观,往复不止,并且没有先后。能量转化为恒星,恒星又转化为能量,没有先后,只有无始无终。这就是阴极必阳,阳极必阴中国哲学的伟大之处;这也就是简简单单一个太极图,黑白两只阴阳鱼,就把奥秒无穷的宇宙揭示得一览无余,精妙至极的高明之处!


昊田2


大道至简,宇宙中本来就没有物质。

我们所看到的世界并非实相,而是高维高频宇宙中带有意识的能量在我们这个低维低频宇宙的映射的结果。我们之所以有实相的错觉,就如同电脑游戏里的角色,并不知道在他们那个二维画面上所有的一切是在我们三维空间一个程序在支撑下所展开的,对于三维空间来说,游戏只不过是一个程序,对于二维空间游戏中的角色来说,他们所处的世界是没有边界的平面,实质上,这个平面所展现的画面并不真的存在,而是人类虚拟出来的假象,同时,这些角色的活动也无不受程序规则所控制。

我们的宇宙同样是高维高频宇宙的创世程序所驱动,这个创始程序同样为我们的宇宙制定和基本规则,比如质能互换规则、阴阳规则、因果规则等等。

组成我们的宇宙最基本的素材是能量,通过生命体的意识,低频能量在被观察的时候形成了粒子组成我们宇宙,量子力学波粒二象性已经证明了这一点。

本质上,粒子(物质)是能量的另一种形式,宇宙当中并不存在物质。


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