物理学界再现新发现：宇宙诞生于“无”，由“相变”而生成

当你对科学产生了越来越浓厚的兴趣时，不是因为你懂得了科学原理，而是因为你很可能发现了科学真理。一个喜欢探索的人，对万事万物都能充满兴趣；一个追求科学真理的人，会发现世界无时无刻不充满着激动人心的惊奇。

你看到的世界有多大，取决于你能看到的有多远，你能看到的有多远，取决于你的思维意识能展开的维数。科学的发展进步，犹如朝代的交替更迭，旧的理论不断被淘汰，新的理论不断闪亮登场。后者总是比前者更“视野”宽广。

不得不说，“真相”是一个很会隐藏自己的高手，它们总喜欢藏身于常规事物的身后，如果你不是一个善于探索寻找的爱好者，你很难发现它们的藏身之处。

比如关于宇宙起源的理论，你是相信宇宙诞生于奇点，还是相信宇宙别有起源呢？如果说宇宙万物皆诞生于“无”，没有时间，没有空间，没有能量的“无”的话，你会有怎样的反应呢？如果说宇宙的诞生纯属一场意外，你又会有何反响呢？千万不要轻率地说“瞎扯”，更不要贸然离开，否则你会被自己的常规思维永远禁锢在原地踏步徘徊，而永远无法看不到远处那些优美漂亮的“风景”。展开我们那常规的线性思维，向尽可能多的维数舒展，探索之旅正待启航，你准备好了吗？探索科学，探索宇宙，水木长龙与您继续我们的探索之旅。

曾经，无论艺术家，生物学家，物理学家，还是数学家等，几乎都不约而同地相信宇宙万物遵循完美的对称守恒定律，无论是在数学方程上（比如，将牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦或薛定谔的方程给反转过来，它们依然能保持形式不变），还是在空间形状上，甚至是时间或能量上。更让人觉得不可思议的是，这种不可名状的坚信，甚至促进了人类对反物质的发现（难道这就是量子力学理论所揭示的集体意识的强大力量？）。

量子力学奠基者之一，保罗·狄拉克在用薛定谔方程求解量子本征值时，一直困惑于薛定谔方程为什么是非相对性的，却无意间发现爱因斯坦的质能方程并不是完整的，正确的方程应该是：E=±mc^2，即少了一个负号。这让狄拉克非常吃惊——爱因斯坦在科学上一生严谨，怎么会在如此重要的方程上出现疏忽？难道负号并不重要？还是爱因斯坦故意去掉的？

如果将爱因斯坦的质能方程缺失的负号补上的话，那么该质能方程就会出现一种新的解释——宇宙万物都有其相对应的反物质，负能量。狄拉克预测，反物质与我们平时看到的物质相似，但所带电荷和磁性却是相反的。比如，在我们的物质世界里，原子主要由带正电荷的质子和不带电的中子构成的原子核与核外带负电荷的电子构成。而对于反物质而言，一个反原子很可能是由带负电荷的质子（反质子）和反中子（磁性相反）构成的原子核与核外带正电荷的电子（正电子）所构成。反原子或反粒子的结合可以形成反分子，乃至反宇宙的万物——即反物质。

显然，狄拉克的预言后来被检验是正确的。卡尔·安德森在分析宇宙射线轨迹时，发现一个电子在磁场中好像走错了方向，电子的反电子从此被发现。之后，科学家又发现了诸多粒子的反粒子。狄拉克也因此获得了诺贝尔奖以及剑桥卢卡逊教授职位。

物质有其反物质，能量有其负能量，海森堡的不确定性原理让空间存在着对称性，爱因斯坦的相对论让时间成为互补。于是不同领域的研究者和大家们更加地坚信宇宙的完美对称守恒定律。这种坚信，甚至为无数的梦想者插上了飞翔的翅膀，他们甚至认为，在此宇宙自己泛泛小辈，但在自己的对称宇宙里，说不定自己就是国王。更甚者，完美对称守护者们甚至相信——时间互补对称的存在可以让他们做时光旅行，回到过去修补自己曾经留下的缺憾；空间互补对称可以让他们穿越平行宇宙相遇那个强大完美的自己。

正当完美主义者们沉醉于自己的梦想不能自拔时，物理学家乔治·伽莫夫根据他们坚信的完美对称守恒定律提出了一个推理，将他们的梦想泼了一盆冷水。伽莫夫提出的推理是：如果宇宙万物遵循完美的对称守恒定律，那么完整宇宙（包括反宇宙）的总能量应该等于零。如果宇宙的总能量为零的话，那么宇宙就不是诞生于一个能量无穷大的奇点，而是诞生于“无”——真正的没有空间，没有时间，没有物质，没有能量。如果宇宙诞生于“无”，也就相当于宇宙从来就没有真正存在过，生成的宇宙万物都只不过是虚幻，如同量子真空涨落中生成的“虚粒子对”，瞬间生成，来不及真正存在便又瞬间湮灭。之所以我们感觉宇宙演化了那么长时间——138亿年，都是相对效应的障眼法。

正当完美主义者们为伽莫夫的推理感到沮丧难过时，杨李（杨振宁，李政道）有关宇称不守恒的发现，为完美主义者们又重新燃起了希望，尽管这种希望不再那么完美，但他们相信，“对称破缺”是宇宙演化发展的规律，绝对的对称守恒如同一潭没有活力的“静”水，水需要流动，才能奔向远方，宇宙需要演化，才能进化万物。为了自己的信仰不破灭，他们甚至认为，对称破缺并非真正破缺，只是“奇偶守恒”暂时失去了平衡，只要进行方程旋转，便可以恢复对称守恒。不幸的是，他们的预言失败了，旋转方程实验证明，宇宙方程式在旋转时同样会发生改变，这就是“CP违例”的证明（C代表“电荷共轭”，P代表“奇偶反转”）。

宇称不守恒的发现，也就证明了宇宙物质与反物质的不对称不守恒。科学家经过推理计算得出，宇宙在诞生之初，物质和反物质并不是等量的，而是物质略多于反物质，大约比反物质多出十亿分之一，其他的物质和反物质因为彼此相遇碰撞而最终湮灭掉了。正是这多出来的十亿分之一物质，构成了我们现在能看到的宇宙。

可是，当研究者计算宇宙总能量时，却再次发现，宇宙总能量几乎为零。这便又回到了伽莫夫的推理——难道宇宙万物真是诞生于“无”？果真如此，又是如何从“无”中诞生出来的？这与“量子真空涨落”似乎不太一样。量子真空并非真的空，而是存在着巨大的能量，所以才会发生量子涨落现象，时不时地生成“虚粒子对”，然后又瞬间湮灭归还真空能量。如果宇宙诞生于没有时间、空间、物质、能量的“无”，怎么可能生成宇宙万物？哪怕是“虚粒子对宇宙”也需要能量才可以吧？

“无，名天地之始；有，名万物之母”，老子似乎早有先见之明，不是吗？

无中能生有？这，怎么可能？别忘了，量子力学告诉我们“一切皆有可能”，不可能是因为不理解，超出理解的范畴往往就会被钉上“不可能”的标签。对于宇宙总能量为什么几乎为零，研究者是这样解释的：

宇宙并非诞生于能量无穷大的奇点，而是诞生于“相变”。相变源于微小的波动，微小的波动会导致蝴蝶效应的连锁反应，从而会将“平静的湖水”掀起翻天大浪。这也正是存在物质和反物质的原因，也是狄拉克发现爱因斯坦质能方程缺少一个负号的原因。

如果不好理解，我们可以举个例子。一块平地，你用铁锹挖了一个土坑，挖出来的土你堆在了坑的旁边。如果以地面为水平坐标，水平坐标为0，超过地面的坐标值为正，低于地面的坐标值为负。那么堆起来的土堆就相当于正物质，被挖成的土坑就相当于反物质，而正物质加反物质，正好等于0。而宇宙生成的原理与此很像，当然，宇宙并不是“挖”出来的。

那么，宇宙是怎么生成的呢？

宇宙生成于“相变”。就像平地改变了自己的本“相”，生成了高山和凹地，长出了树木和花草，孕育了众生，承载着万物一样。在宇宙诞生之初，一切都为零，如同一池平静的水，没有任何波动，仿佛什么都不存在一样。然后一个小小的石子无意间投入池水中，生成了一圈圈的涟漪，池水开始“动”起来，根据弦理论，振动的模式和频率会生成不同的物质粒子，尽管我们不能检测池水的振动会生成怎样的基本粒子，但并不能因为无法检测便断言不存在。

同样的道理，宇宙诞生于“无”，如同没有任何波动的平静池水（但不是池水，而是“无”，一个一切为零的起点），然后一个小小的外力轻轻一弹，便将零的平衡给打破了，相变开始——振动波荡漾着向前推进，所经之处，再无零的平衡，两极生成，正反产生。有时候中间夹杂的驻波导致振动波不能顺畅前进，波峰叠加，波谷叠加，生成更大的相变，或者波峰与波谷相遇，又复归于零平衡。是不是很像量子真空涨落的现象？也许量子真空涨落的原因就是因为零平衡被打破导致的。

这就是为什么宇宙总能量接近于零，但并不等于零的原因。不等于零的那个小小能量，正是小小“石子”传递的能量，即外来能量的推动。也许宇宙就是诞生于一次意外，一次无意间被打破了零平衡而发生相变生成的。

如果宇宙由相变而生成，那么宇宙万物便可以由相变而进行相互转化。正如尼古拉·特斯拉曾发现的——时间相变可生成能量，空间相变也可生成能量，而能量相变可生成空间和时间，所以空间和时间是可以通过“相变”进行相互转化的。

爱因斯坦发现了“质—能”之间相变的转换关系，尼古拉·特斯拉发现了“时—空”之间的相变转换关系，你发现了什么相变转换呢？说说你的观点吧。

今天的分享就到这里，感谢对水木的支持。

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