深度長(zhǎng)文：宇宙是如何通過“無中生有”誕生的？（建議收藏）

我們的宇宙到底是怎么來的？

這是一個(gè)宇宙終極奧秘，或許我們永遠(yuǎn)也找不到最終的答案，但可以嘗試盡可能接近真相。

目前的主流科學(xué)界認(rèn)為，宇宙誕生于138億年前的一場(chǎng)大爆炸，這就是宇宙大爆炸理論。說的是，在138億年前，一個(gè)體積無限小，密度溫度無限高的奇點(diǎn)突然急劇膨脹，宇宙誕生了。

大爆炸理論其實(shí)是一個(gè)假說，一開始甚至帶有諷刺甚至開玩笑的味道，誰(shuí)也想不到后來竟然成為詮釋宇宙起源的主流理論。

但不得不說，大爆炸理論這個(gè)假說雖然不夠完美，但確實(shí)能解釋很多大自然現(xiàn)象，更重要的是，有力的證據(jù)也支撐了宇宙大爆炸理論。比如說上世紀(jì)20年代哈勃發(fā)現(xiàn)的遙遠(yuǎn)星系的紅移現(xiàn)象，讓人類知道了宇宙原來一直在膨脹。

還有后來發(fā)現(xiàn)的宇宙元素豐度，宇宙微波背景輻射等，都是宇宙大爆炸理論的有力證據(jù)。

但是大爆炸理論也有瑕疵，有一個(gè)致命的瑕疵：那個(gè)奇點(diǎn)到底是一個(gè)什么樣的存在方式？到底是怎么來的？

相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)大廈的兩大基石，一個(gè)統(tǒng)治了宏觀世界，另一個(gè)統(tǒng)治了微觀世界。但不管是相對(duì)論還是量子力學(xué)，一旦遇到了奇點(diǎn)，都無能為力了。

奇點(diǎn)，被認(rèn)為是一個(gè)無限小的點(diǎn)，體積為零，這么小的一個(gè)東西，按道理講應(yīng)該屬于量子力學(xué)范疇。但是在量子力學(xué)里，有最小的長(zhǎng)度和時(shí)間單位，分別是普朗克長(zhǎng)度和普朗克時(shí)間，兩者被認(rèn)為是有意義的最小長(zhǎng)度單位和最小時(shí)間單位。

雖然普朗克長(zhǎng)度很短，只有大約10的負(fù)35次方米，但是再短也肯定比零要大，也不是無限小。按照量子力學(xué)的詮釋，任何小于普朗克長(zhǎng)度的單位都沒有意義。而奇點(diǎn)的體積為零，意味著沒有長(zhǎng)度，當(dāng)然在量子力學(xué)面前也就失去了意義。

同時(shí)，奇點(diǎn)本身并沒有時(shí)間和空間的概念，而在我們世界里，不管是宏觀還是微觀，都具有時(shí)間和空間概念。我們很難理解一個(gè)沒有時(shí)間和空間概念的奇點(diǎn)。

還有，奇點(diǎn)的體積無限小，溫度密度無限高。“無限”是一個(gè)非常抽象很難直觀描述的概念，而科學(xué)研究的對(duì)象往往都是具體的，可描述的。所以物理學(xué)一旦遇到“無限”的概念，往往都很頭疼，因?yàn)闊o限只屬于數(shù)學(xué)范疇里面的東西，嚴(yán)格來講，數(shù)學(xué)并不屬于科學(xué)。

更重要的是，日常生活中，我們感知到的任何事物都是有限的，很難想象出一個(gè)無限的東西，不管是無限小還是無限大。在人類眼里，無限小就等同于不存在，一個(gè)“不存在”的奇點(diǎn)怎么能突然膨脹？更不可思議的是，一個(gè)無限小的奇點(diǎn)竟然能演化出如今我們看到的如此浩瀚的宇宙！

退一萬步講，就算我們暫且不管奇點(diǎn)的存在方式，還有更大的問題：這個(gè)奇點(diǎn)到底是怎么來的？

不可能憑空出現(xiàn)的吧？你還別說，宇宙大爆炸理論還真的認(rèn)為奇點(diǎn)是“憑空出現(xiàn)的”。

看到這里，你可能要罵街了：什么？一個(gè)東西竟然能憑空出現(xiàn)？這是見鬼了吧！即便奇點(diǎn)真的是憑空出現(xiàn)的，還會(huì)有問題：為什么會(huì)憑空出現(xiàn)？

其實(shí)“宇宙大爆炸是憑空產(chǎn)生的”這種“無中生有”的觀點(diǎn)，并不嚴(yán)謹(jǐn)，只是一種通俗的說法。更嚴(yán)謹(jǐn)來講，大爆炸之前的宇宙是一種“混沌狀態(tài)”，“量子混沌狀態(tài)”。也就是說，在宇宙大爆炸之前，就已經(jīng)有某種狀態(tài)存在了，意味著有某種東西存在。

正應(yīng)了那句話“科學(xué)是沒有盡頭的”，這時(shí)候問題又來了，那種混沌狀態(tài)到底是什么？某種東西又是什么？到底是如何產(chǎn)生的？

如果一直追問下去，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)永遠(yuǎn)找不到最終的答案，好像不知不覺中就走進(jìn)了自己設(shè)定的“陷阱”里，永遠(yuǎn)走不出來。

其實(shí)這時(shí)候已經(jīng)不僅僅屬于科學(xué)范疇了，還涉及哲學(xué)范疇。簡(jiǎn)單講，任何問題只要一直追問下去，最終一定不會(huì)有答案，甚至?xí)霈F(xiàn)自相矛盾的結(jié)果。

其實(shí)用“哥德爾不完全性定理”也能理解，簡(jiǎn)單理解就是，任何理論其實(shí)都是不完備的，也不能做到完全自洽。說白了任何理論最終都會(huì)出現(xiàn)矛盾，無法解釋的結(jié)果。

好像有點(diǎn)跑題了。回到正題：宇宙大爆炸之前的“混沌狀態(tài)”到底是一個(gè)什么樣的存在方式呢？

我們需要用量子力學(xué)，準(zhǔn)確地說是用“量子場(chǎng)論”來回答這個(gè)問題。

上學(xué)時(shí)物理課上我們都學(xué)過，萬物都是由最基本的粒子組成的，比如說電子，光子和夸克等。但是按照量子場(chǎng)論的詮釋，這些基本粒子并非世界的基本形態(tài)，宇宙萬物的基本形態(tài)其實(shí)是量子場(chǎng)，而所有的基本粒子都可以看做是不同的量子場(chǎng)量子化后的東西。

通俗理解是這樣的，一開始宇宙中就充滿了各種場(chǎng)，這也就是剛才所說的“混沌狀態(tài)”，這些場(chǎng)彼此交織在一起，而每一種場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的基本粒子。

比如說，光子對(duì)應(yīng)的是電磁場(chǎng)，中微子對(duì)應(yīng)的是中微子場(chǎng)，而電子對(duì)應(yīng)的是電子場(chǎng)。按照標(biāo)準(zhǔn)粒子模型，如今我們知道的有62種基本粒子，那么就有62種不同的場(chǎng)。所有的這些場(chǎng)可以分為三大類，分別是：費(fèi)米子場(chǎng)，媒介子場(chǎng)還有希格斯場(chǎng)。

費(fèi)米子場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生基本粒子，比如說電子和夸克。媒介子場(chǎng)產(chǎn)生各種媒介，也就是傳遞相互作用力的媒介子，比如說光子和膠子等。而希格斯場(chǎng)產(chǎn)生希格斯粒子，也被稱為“上帝粒子”，是質(zhì)量的源泉。

也就是說，場(chǎng)是比基本粒子更基本的存在狀態(tài)。那么場(chǎng)到底是如何產(chǎn)生基本粒子的呢？

按照量子場(chǎng)論，一開始所有的場(chǎng)都處于基態(tài)，也是最穩(wěn)定的狀態(tài)，其實(shí)就是我們平時(shí)所說的真空狀態(tài)，這種狀態(tài)下沒有任何基本粒子?；鶓B(tài)的場(chǎng)也有擁有能量的，只是最低的能量，但不是沒有能量。

但是我們的宇宙總是會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)能量波動(dòng)的，因?yàn)椴淮_定性總是存在的。當(dāng)處于基態(tài)的場(chǎng)能量波動(dòng)，就會(huì)轉(zhuǎn)變成激發(fā)態(tài)，然后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的基本粒子。不同的場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生不同的粒子。

也就是說，場(chǎng)的激發(fā)和退激，代表的就是粒子的產(chǎn)生和湮滅。同時(shí)不同的場(chǎng)之間還能進(jìn)行能量交換，這個(gè)過程就會(huì)表現(xiàn)出某種物理現(xiàn)象。

比如說，用量子場(chǎng)論就可以很好解釋中子的衰變，中子通過β衰變可以變成質(zhì)子，電荷還有反中微子。

用量子場(chǎng)論解釋就是，中子場(chǎng)從激發(fā)態(tài)退激到基態(tài)，這個(gè)過程會(huì)釋放能量，這些能量會(huì)引起電子場(chǎng)，質(zhì)子場(chǎng)和中微子場(chǎng)的激發(fā)，最終產(chǎn)生電子，質(zhì)子還有反中微子。

場(chǎng)的基態(tài)就像是波瀾不驚的大海一樣，非常平靜。而受到能量波動(dòng)的場(chǎng)會(huì)轉(zhuǎn)換成激發(fā)態(tài)，就像是洶涌澎湃的大海，而基本粒子就像是大海中的浪花一樣。

量子場(chǎng)論的這種解釋，可以某種形式上的“無中生有”，當(dāng)然這里的“無”并不是“什么都沒有”。更重要的是，量子場(chǎng)論讓科學(xué)家成功避免了“奇點(diǎn)”的出現(xiàn)，不用再去考慮那個(gè)讓我們煩惱的無窮小的奇點(diǎn)了。而且從量子力學(xué)的角度來講，這種詮釋確實(shí)是合情合理的。

量子場(chǎng)論中強(qiáng)調(diào)的場(chǎng)的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的轉(zhuǎn)變，其實(shí)就是我們常說的“量子漲落”，這種漲落是隨機(jī)的，漲落就相當(dāng)于平靜的大海轉(zhuǎn)變成洶涌澎湃的大海，基本粒子就是在漲落的過程中產(chǎn)生的。

雖然量子漲落隨機(jī)產(chǎn)生的是虛粒子對(duì)，而且虛粒子對(duì)衍生出來之后，會(huì)瞬間消失把能量歸還給真空。但按照量子力學(xué)不確定性詮釋，只要時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何事情都可能發(fā)生，而且一定會(huì)發(fā)生。于是經(jīng)過了足夠長(zhǎng)時(shí)間的某個(gè)瞬間，虛粒子對(duì)并沒有發(fā)生湮滅，而是成功保留了下來，最終成為基本粒子。

這個(gè)過程看上去違反了大自然法則，但其實(shí)不然。量子力學(xué)本來就完全顛覆了我們對(duì)大自然的認(rèn)知，我們不能用傳統(tǒng)思維方式衡量量子世界里面的故事。而且，在量子世界，是不存在時(shí)間概念的，所以“足夠長(zhǎng)的時(shí)間”也可能只是“一瞬間”！

上世紀(jì)80年代，霍金等著名物理學(xué)家，就利用量子引力場(chǎng)論，也就是把廣義相對(duì)論和量子力學(xué)結(jié)合起來的理論來探索宇宙起源問題，用“波函數(shù)”描述宇宙誕生瞬間的量子狀態(tài)，然后運(yùn)用費(fèi)曼的路徑積分方法計(jì)算出我們的宇宙誕生的概率。

理論上講，這種概率是非常低的，但無論多低，最終一定會(huì)發(fā)生的。按照這種觀點(diǎn)，包括你我在內(nèi)的宇宙萬物，只不過是隨機(jī)的“量子漲落”罷了，而且是非常大的漲落！

我國(guó)古代哲學(xué)家老子，早在兩千多年前就提出了“無中生有”的思想，認(rèn)為“無中生有”才是宇宙的真相。他的《道德經(jīng)》中有提到：天下萬物生由于有，有生于無！這里的“有”像極了處于受到激發(fā)的場(chǎng)，而“無”更像是宇宙誕生之前的“混沌狀態(tài)”，充滿了處于基態(tài)的場(chǎng)。

到這里，宇宙的誕生就講完了。

千萬不要再糾結(jié)宇宙誕生之前的“混沌狀態(tài)”，也就是“基態(tài)的場(chǎng)”是怎么來的，沒有人能回答這樣的問題，起碼目前我們無法回答。剛才我也強(qiáng)調(diào)了，任何問題一旦窮其所問，最終一定會(huì)走進(jìn)死胡同。

這也是一種矛盾，我們明明知道不可能有最終的答案，但還是會(huì)去不斷尋找世界的真相。這樣的矛盾其實(shí)是無處不在的，或許世界的真相就是一個(gè)“矛盾體”！

完！