美科学家算出宇宙只有28克,两年已过,哗众取宠?还是科学真理?(3)

2020-04-24 14:18     互联网

量子论下的宇宙诞生

爱因斯坦是相对论的缔造者,其实他也是量子论的鼻祖,他的光电理论和普朗克的黑体辐射中的能量子概念,就是量子论的两位祖师爷,不过他们两位都非常有趣,爱因斯坦后来走向了对立面,普朗克则对于量子世界非常保守。

不过这并不影响量子论的继续发展,自卢瑟福发现原子核而提出原子模型后就被诟病,因为麦克斯韦电磁理论告诉我们,卢瑟福的电子绕原子核旋转的模型不可能存在超过一秒,所以卢瑟福的学生玻尔打算改进这个模型而引进了量子的概念,他的半量子模型大获成功。

不过还是高兴得早了点,这个模型无法解决为什么电子有各自轨道,泡利用不相容原理替玻尔解决了这个问题,但这个模型仅仅是半量子的半成品,一半还依附在麦克斯韦的电磁理论上,因此海森堡和薛定谔都都在试图解决电子的位置和动量的问题,哈森堡提出了矩阵力学,薛定谔则提出了波动方程,尽管两者在数学上完全等价,但波动方程似乎更简单,而两位大神的理论则又引出了两个更为经典的量子世界解释。

波恩认为薛定谔的波动方程中波函数Ψ是电子电荷在空间中的实际分布并不正确,而是电子的一种随机概率,Ψ的平方,代表了电子在某个地方出现的概率!海森堡则在矩阵力学中的电子的位置和动量上获得了突破,提出了不确定性理论,认为电子的位置和动量不可能同时获得,这种有我问他的量被称为“共轭量”,比如时间T和能量E也是一对共轭量,而量子论的宇宙诞生,也来自于海森堡的不确定性原理中的时间T和能量E这对共轭量。

不确定性和宇宙诞生

根据不确定性原理,真空中也有能量起伏,但在你发现它时,它有神秘消失了,因为在宏观上必须遵守能量守恒定律!因此在上世纪六十年代,有科学家思考了这样一个可能性:引力导致的是相互吸引,那么假设无限远的势能是0,当物体靠近后因为引力做功使得其势能为负值,得出的结论是引力是能量的负数,因此在时间非常非常确定的一刹那,产生的巨大能量产生了质量,而质量之间相互产生引力而抵消能量,因此总能量仍然为零,只是有个莫名其妙的事情,物质在空无一物的真空中诞生了!

麻省理工的物理学家阿兰古斯就在这个思路上提出了暴涨理论,为抹平宇宙微波背景辐射上的差异做了一个宇宙学的解释,早先在宇宙微波背景辐射发现后,如此均匀的背景辐射实在令人惊讶,但暴涨补丁解释了这个原因,微波背景辐射的均匀则是宇宙各项同性的最好背书。

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