科学|宇宙是如何诞生的？宇宙诞生之前又是什么一片虚无吗科学

“从既不存在时间、空间、物质，也不存在能量的虚无中，宇宙通过 ‘隧道效应’突然诞生了。刚刚诞生时的宇宙直径只有10-34厘米(罗嗦一点说，当时的宇宙直径只有1厘米的1万亿分之一的1万亿分之一的100亿分之一），由于真空能的作用，刚刚诞生的小宇宙迅速膨胀，很快演化为巨大的宇宙。”——这就是现代宇宙理论所描绘的宇宙诞生情景。
人类也许在刚能够思维的遥远过去，就开始了对宇宙诞生之谜的求索，但是这种求索成为科学却是在本世纪之初，著名物理学家阿尔伯
特?爱因斯坦提出“广义相对论”之后。大约在1917年前后，爱因斯坦将这一理论应用于对宇宙的研究，提出了宇宙膨胀又收缩的见解。他首先指出无限宇宙与牛顿理论两者之间存在着难以克服的内在矛盾。在原则上，根据牛顿力学不能建立无限宇宙这一物理体系的动力学。从牛顿理论和无限宇宙这两点出发，根本得不到一个自治的宇宙模型。因此，要么修改牛顿理论，要么修改无限空间观念,或者两者都要修改。
爱因斯坦认为宇宙处在稳定状态，他的宇宙模型是一个有物质无运动的静态宇宙，这是现代宇宙学中的第一个宇宙模型。他把阻止宇宙收缩的“宇宙常数”纳人了引力场方程，后来他把这称为“人生最大的迷惑” 。距此12年后，美国天文学家哈勃发现了证明宇宙确实在膨胀的事实。但是直到最近，科学界才知道，这个“宇宙常数”与宇宙诞生过程极有关系。
哈勃等的宇宙膨胀思想是与宇宙大爆炸理论相吻合的。按照大爆炸理论,宇宙来自一个无穷小的原始火球的爆炸。
宇宙会永无止境地膨胀下去吗？这最主要取决于宇宙的质量及其分布。精确的计算表明，使宇宙停止膨胀的最小平均物质密度约为每立方厘米5 x KT30克,这相当于每立方厘米内约含3个氢原子。然而，现代观测表明,宇宙的平均物质密度似乎不到这个数字的1/10 。有些科学家由是认为，宇宙将永远膨胀下去，因此变得越来越空虚，越来越寒冷，越来越死寂，直至完全冻结或死亡。但上述观测到的宇宙平均物质密度是按物质所发光(或辐射)的强弱折算出来的，有些科学家认为，不能只计算这些发光的星系物质，宇宙中还存在着大量不发光的“暗物质”，上述的观测物质密度根本就不能当作宇宙平均物质密度。按照美国天文学家西尔克的观点,宇宙中也许有97%的物质未被观测到，宇宙膨胀到一定程度后就不再继续膨胀了，而且还会回到原来的火球状态。
宇宙诞生时是一个髙温火球，现在也仍在不断膨胀，可是在哈勃证明宇宙膨胀的事实后确立的“宇宙大爆炸”理论中，仍存在着几个待解的问题。问题之一是，如果把宇宙大爆炸的时间反溯回去，那么宇宙便是起始于一个能量无穷大的奇异点，而物理学面对这样一个奇异点是无能为力的。所以宇宙大爆炸理论并未能对宇宙是如何诞生的、又如
何开始膨胀的作出解答。

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1980 ~ 1981年，美国科学家艾伦?格斯等人根据宇宙膨胀理论解决了这个问题。这一理论把基本粒子统一理论已解决的“真空相变”现象应用于宇宙学。他们解释说，在刚刚诞生的宇宙中，发生了使宇宙性质完全改变的“相变” 。相变前的旧宇宙比新生宇宙具有更大的真空能，这种真空能转变为排斥力，使空间急骤膨胀。
根据这一理论，导致宇宙膨胀的根本原因不是“上帝”的介入，而是真空能。换言之，这种真空能与爱因斯坦提出的“宇宙常数”完全是一回事。那么宇宙又是从何处怎样诞生呢？前苏联物理学家亚历山大? 彼连金曾提出了一种理论，即宇宙是从没有时间、空间、物质和能量的 “虚无”状态，通过量子力学所说的“隧道效应”产生的。刚刚诞生的宇宙是一个超微型的宇宙，其能量为零。但是在KT44秒之后，宇宙直径为10-34厘米时，立刻发生了真空的相变，由于膨胀，原始微小的宇宙遂演化为一个巨大的宇宙。

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“宇宙膨胀的原因在于真空能,而宇宙诞生的原因则在于量子力学效应。”这就是最新的宇宙诞生图。但是问题并没有完全得到解答，能够圆满说明宇宙诞生瞬间的时间、空间状态的理论还没有问世。如果在即将到来的21世纪中，我们能够建立起量子重力理论的话，我们就能够毫不含糊地回答,在无数已诞生和正在消亡的空间中，是否也存在着与我们相类似的智能生命这样一个令人头疼的问题了。
【科学|宇宙是如何诞生的？宇宙诞生之前又是什么一片虚无吗】21世纪对宇宙学来说，将是一个充满惊人新发现和希望的新世纪。