【宇宙】如果能量守恒，那宇宙大爆炸又是怎么来的？不矛盾吗？宇宙能量守恒跟热

宇宙能量守恒跟热大爆炸状态的诞生其实并不矛盾，这中间的过程能量也是守恒的，而矛盾的是重子数、轻子数的守恒才跟宇宙大爆炸矛盾，下面我们就说下这个问题。
宇宙的本质是能量的守恒

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早些时候，人们认为物质是宇宙的基本本质，也就是说宇宙存在基本的物质（质量）守恒定律，因为人们当时发现物质在所有物理机械过程中，不管是把一个物体捶打成什么形状，它的质量不会发生任何改变，而且后来在人们掌握了化学反应以后也发现，参与化学反应的物质不管是吸热反应还是放热反应，最后和生成物之间的质量也是守恒的，因此就提出了物质/质量守恒定律。

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时间到了20世纪最初的几年，人们确凿的相信世间所有的物质都是由原子组成的，而每一个原子还包括带正电较重的原子核和绕原子核运行的电子组成，在原子核中质子的数量就决定了原子的种类，以及它的物理、化学性质。于是我们就根据不同原子的原子数和性质列出了一个具有周期性规律的表格，即元素周期表。

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但是人们发现，一些比较重的元素还具备一种很特殊的性质，即放射性。这些元素无需外界的干扰就可以发自地变成更轻的元素，即衰变。在重元素衰变的过程中会释放出α粒子（氦原子核）和β粒子（电子），如果转变后成为的元素还具有放射性就会一直衰变到更轻、更稳定的元素。理论上，所有比铅（82号）更重的元素都会在漫长的过程中衰变为铅或者比铅还轻的元素。

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但在这个过程中人们发现了一个怪异的现象，放射性元素衰变后生成的新元素和释放的粒子质量总和都比之前的元素要轻，这说明我们之前认为的物质/质量守恒存在瑕疵。 1905年爱因斯坦就解决了这个问题，它认为衰变后的部分质量以能量的形式消散掉了，这就是著名的质能方程所说的能量和质量是等价的，物质不管是经过化学反应还是核反应所释放的能量都来自反应物所损失的质量，之所以我们以前认为化学反应的质量是守恒的是因为，这种反应释放的能量十分微小，也就是损失的质量很难被测量出来。因此宇宙的基本守恒定律为能量守恒，而非物质/质量守恒。
既然物质不守恒，宇宙中的物质是怎么来的?

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这就要说到宇宙起源的问题了。我们经常会说，宇宙诞生于热到爆炸，其实这句话现在说来是错误的，因为它忽略了一个关键的过程，那就是大爆炸早期阶段炽热、稠密，充满物质和辐射的热膨胀状态是怎么来的？也就是说是什么创造了大爆炸以及大爆炸时期的物质。

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这个问题大爆炸理论并没有给出我们答案，但在1980年美国物理学家阿伦古斯为大爆炸的诞生提出了一个可行的理论，相信你也听过就是宇宙暴涨理论。这个理论说的是，宇宙并非直接起源于热大爆炸，而是在这之前还有一个暴涨的阶段。这是的宇宙不存在任何物质和辐射粒子，在真空中只存在巨大的真空能量，也就是宇宙最本质的能量来源。真空能量是空间具有的基本属性，也就是说只要有空间存在它就会存在量子波动，在短时间内产生两个正反虚粒子对，然后在极短的时间内两个正反粒子对会湮灭，将能量归还给宇宙。分页标题

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这就是宇宙能量的最初来源，但如果你刨根揭底的问，最初的空间或真空能量是怎么来的，目前的科学无法解答这样的问题，因为我们无法追溯到宇宙的起点，也就是说在最初的时刻一切已知的物理学都会失去作用，完美没有意义。而且我们所知的时间也不是从0开始的，而是有一个最短的普朗克时间，即10^-43s ，这个时间很小，但也是大于0的，我们不知道在0s宇宙发生了什么，不知道这团真空能量是怎么来的。但这不妨碍我们回到下面的问题。
宇宙中的物质是怎么来的?真空能量在诞生宇宙是有没有不守恒?

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宇宙暴涨时期，空间中存在的真空能量也导致了空间呈指数级扩张，并在10^-36秒结束（这个时间不确定），总的来说在很短的时间内空间就被拉扯到了巨大的范围，而量子波动也被延伸到了整个宇宙中！在暴涨结束后，空间中的少量的虚粒子对就衰变到了物质中，也就是说这些虚正反粒子对转变成了实粒子，这个过程称为宇宙再加热阶段。
【【宇宙】如果能量守恒，那宇宙大爆炸又是怎么来的？不矛盾吗？】但大部分的真空能量还是被封存在了空间中，也就是目前我们所说的暗能量。正是一小部分真空能量产生了我们宇宙中过的物质，这过程能量也是守恒的。并没有无缘无故的消失。

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那么问题是，为什么我说，重子数、轻子数的守恒才跟宇宙大爆炸矛盾！你看，宇宙一开始不存在任何物质和反物质，真空能量衰变后创造了这些正反粒子，但是这些正反粒子还是会互相湮灭把能量又归还给宇宙，而能量又会创生出新的正反粒子。这样循环下去话的，宇宙根本就不会存在任何物质粒子。也就是说，重子数（中子和质子）和轻子数（电子）永远都是0 。

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但是现实的宇宙中充满了各种物质，这些物质都有有重子和轻子组成的，而且根据标准模型的预测，质子和电子是不会衰变的，也就是它们永远都是守恒的。（有些理论预测质子会衰变，但实验被没有发现），也就是说宇宙一开始肯定存在某种打破重子数为0的过程，创造了当今的物质宇宙。这个问题听起来是不是很熟悉，这其实就是正反物质不守恒的问题，也是反物质消失之谜。是当今宇宙学最大的谜题。

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所以，只要存在最初的、诞生宇宙的真空能量，在到后来的大爆炸，甚至到当今的宇宙，任何变化过程都遵循着能量的守恒。也就是如果现在让宇宙重新塌缩，转变回最初的能量状态，其所包含的能量跟138亿年前的宇宙是一样的，
但是最初的真空能量为何会在暴涨结束后，转变为实粒子，也就是为何会创生出正反物质对，而正反物质为何又不守恒，打破了宇宙0重子的过程，才是真正的矛盾之处。