我們都熟悉構成我們周圍宇宙的行星、恆星、星系和其他巨大結構,但我們中的許多人對所有這些結構之間的空間感到好奇。這是那些傷腦筋的問題之一,但到底是什麼?虛無的空間由什麼組成?為什麼星系只在某些區域形成?
在上面 Veritasium 的一集解釋說,我們宇宙的主要結構最初的形成完全是無緣無故的。只不過虛無其實並不存在……但我們稍後會談到這一點。
讓我們從。與你想像的相反,宇宙並不是從一個微小的點以穩定的速度膨脹,直到我們到達今天的位置。
膨脹一開始是穩定的,但在不到一秒鐘的時間裡,宇宙的大小增加了約 1026在很短的時間內膨脹多次,稱為通貨膨脹。
正如德里克·穆勒所解釋的那樣,那段暴脹時期的結束和開始時一樣突然,然後宇宙繼續膨脹,但速度在下降——實際上是在放緩。
直到大約五十十億年前,也就是說,當研究人員懷疑再次加速膨脹,這就是宇宙現在的狀態。
那麼這與星系的形成有什麼關係呢?嗯,要理解這一點,你需要理解虛無的本質。
我們認為周圍的一切都是由粒子組成的──原子、電子等等。但德瑞克解釋說目前物理學中最好的理論是場論,它指出所有粒子都應該被視為場的激發。
基本上,這意味著整個空間的任何地方都被每個亞原子粒子的場所覆蓋 -場、下夸克場等。只有在我們觀察粒子的場區域中存在激發或能量爆發的地方。
在下面的 Veritasium 動畫中,你可以看到亞原子粒子場,以及能量以漣漪或波動的形式穿過它。在能量提升場的任何地方,我們都會看到一個粒子,而平坦的部分將顯示為空的空間。
因此,空間的真空根本不是空的——它充滿了非激發的亞原子粒子場,就像上面的(在波紋通過之前)一樣。
但問題是,實際上不可能使這些場完全平坦並且全部為零能量 - 總是會有微小的自然波動。
隨著宇宙的膨脹,這些波動被放大到改變物質分佈的程度,並使巨大的氣體雲聚集在一起,最終形成星系、恆星、行星和我們。
最瘋狂的是,你實際上可以在今天大爆炸的剩餘輻射中看到這些微小量子波動的印記,你可以查看上面的視頻(太漂亮了)。
下次當你度過糟糕的一天時,請記住,如果沒有太空真空的波動,我們沒有人會在這裡。這真是太棒了。