人类为什么会存在?关于起源还有哪些没有解决的问题?

“令我惊讶的是,我们今天对物理、空间、宇宙、存在哲学和最终目的地讨论都不感兴趣。这是一个疯狂的世界,要始终保持一颗好奇心。”——史蒂芬·霍金

每一个充满好奇心地人,都问过这样一个存在主义的起源问题:我们从哪里来?我们人类天生就喜欢追本溯源,每天说的最多的一句话就是「为什么?」,对未知事物的好奇和赋有冒险性质的探索精神是人类社会进步的潜在动力!所以不论你现在在做什么,从事什么样的职业,请对生活充满热情、永远保持一颗好奇心!

今天我们就用短短的10句话回顾下宇宙的全部历史,并且回答一个问题「是什么导致了我们的存在」。

1、暴涨

我们一般认为宇宙是在10^-36秒开始的,这时的宇宙是由空的时空和大量的内在能量组成,并且处于指数膨胀状态,即宇宙暴涨阶段,于10^-33秒结束!这样就会有个问题,很多人认为宇宙从一个点开始膨胀,肯定会有一个中心,中心区域是不是就没有物质了?其实不是的,你可以想象一下宇宙的暴涨是从无数个微小区域开始,就像沸腾的浓汤一样到处冒泡,而且量子涨落也会随着各处的暴涨被拉伸到整个宇宙,这些量子涨落也创造了以后一切结构的“种子”!目前关于宇宙起源我们就是这么认为的。

2、再加热

大约在138亿年前,某一个时空区域,包含了我们目前整个可观测宇宙。暴涨结束后,时空内的真空能量转换成了物质、反物质和辐射。这个时期被称为宇宙的再加热阶段。也就是说暴涨是大爆炸的开始,因为暴涨创造了致密、高温、充满物质和辐射的宇宙。

3、反物质消失

随着宇宙的膨胀和冷却,宇宙的能量不足以持续的产生物质和反物质对,而之前的存在的正反物质会发生湮灭,但宇宙似乎更加偏爱物质,因为物质和反物质之间的基本不对称性,导致了十亿分之一的物质对反物质的微弱优势。目前这个不对成性也是宇宙学最大的未解之谜,按照标准模型中已经存在的粒子,还不足以解释为什么会发生这样的不对成,因此我们认为在早期宇宙的极端环境下,一定产生了我们目前还没有发现的高能粒子。

4、中性原子

随着宇宙继续的冷却和膨胀,多余的物质与反物质一起湮灭,最后就只留下少量的物质,而辐射则逐渐转移到更低的能量,质子和中子得以结合,形成稳定的原子核,最终形成中性稳定的原子。这是大爆炸后宇宙首次进行的核融合!其中就包含了大量的氢原子(单个质子)和少量的氦以及极其微量的锂。

5、明亮的恒星

随着中性原子的形成,宇宙也开始变得透明,并且从四面八方发出了其历史上的第一缕光,我们称为为微波辐射。这时宇宙的组成成分中,以物质密度为主,因此宇宙由物质主导,也就是说这时物质可以引力坍缩的作用下,形成巨大的网状结构,第一批恒星在经过了5000到7500万年后被引力点燃。

6、再电离

我们知道,厚厚的中性云团对可见光也不透明,因为中性氢原子可吸收的光线波长就落在了可见光波段。但是随着第一批恒星的形成,其炽热的辐射可以使中心原子重新电离,使宇宙对可见光透明,我们称这个阶段为「宇宙再电离时期」,因此我们现在才能看到来自遥远星系发出的光。这时宇宙也分层形成星团、星系、星系团,并且试图在最大的尺度上形成超星系团。

7、重元素

随着时间的推移,质量最大的恒星耗尽了核心燃料,并在超新星的爆炸中死亡,其引发了下一代恒星的形成,恒星的生死更迭,以越来越重的元素丰富了周围的星际介质。

8、有机分子

经过几代恒星的诞生、存在、消耗燃料和死亡,星际介质中就包含了足够复杂化学元素,所有新恒星和形成的恒星系统都会包含大量的元素和有机分子,这些元素和分子是生命所必需的材料。根据现在天文学家的观测,有机分子其实不是地球独有的,也很可能不是在地球形成后产生的,因为我们在活跃的恒星形成星云中已经发现了大量的有机分子!这一新发现也打开了一项新的领域,称为:天体化学。

9、太阳系

在大爆炸后约92亿年,距离银河系中心25000光年的一个不起眼的小区域形成了一个由大约1000颗恒星组成的新星团,其中一颗恒星就诞生在了一个原行星盘的中心,这个行星盘坍缩成了8颗行星,其中4颗行星是由岩石组成的内部世界,另外4颗行星是由气体组成的外部巨行星。

10、你和我

几亿年后,由化学主导的复杂生命在太阳系的第个三世界起飞,在数十亿年的时间里,各种各样的生命形式不断进化,最终由10^28个原子聚集在一起,形成了我们。

这就是为什么宇宙从无到有,并且创造了我们,只需要10句话!看似很连贯,但并非所有的事件发生的方式都被完全理解。

总结:目前仍需我们探索的问题

关于大爆炸之前的暴涨阶段,目前还不清楚宇宙是如何进入指数膨胀状态的,也不清楚这种状态是否在过去是一直存在还是....?,也不清楚宇宙一开始以何种方式存在?这确实是个大问题,估计也不是我们随便就能解决的问题!

宇宙暴涨是如何结束的(“优雅退出”的问题)以及能量是如何转移到物质、反物质和辐射(“宇宙再加热”问题)的细节,目前还没有得到普遍一致的答案。这些问题都是我们比较关心的!

我们目前还不知道物质和反物质之间观察到的不对称性的确切机制。

我们不知道生命是否只是起源于我们这个世界,在另外一个世界呢?抑或是星际空间;我们目前只知道生命在大约30多亿年前就开始出现在了地球上。以上就是我们未来需要解决的问题。