我们都熟悉构成我们周围宇宙的行星、恒星、星系和其他巨大结构,但我们中的许多人对所有这些结构之间的空间感到好奇。 这是那些伤脑筋的问题之一,但到底是什么?虚无的空间由什么组成? 为什么星系只在某些区域形成?
在上面 Veritasium 的一集解释说,我们宇宙的主要结构最初的形成完全是无缘无故的。 只不过虚无实际上并不存在……但我们稍后会谈到这一点。
让我们从。 与你想象的相反,宇宙并不是从一个微小的点以稳定的速度膨胀,直到我们到达今天的位置。
膨胀一开始是稳定的,但在不到一秒的时间里,宇宙的大小增加了大约 1026在很短的时间内膨胀多次,称为通货膨胀。
正如德里克·穆勒所解释的那样,那段暴胀时期的结束和开始时一样突然,然后宇宙继续膨胀,但速度在下降——实际上正在放缓。
直到大约五六十亿年前,也就是说,当研究人员怀疑再次加速膨胀,这就是宇宙现在所处的状态。
那么这与星系的形成有什么关系呢? 嗯,要理解这一点,你需要理解虚无的本质。
我们认为周围的一切都是由粒子组成的——原子、电子等等。但德里克解释说目前物理学中最好的理论是场论,它指出所有粒子都应该被视为场的激发。
基本上,这意味着整个空间的任何地方都被每个亚原子粒子的场所覆盖 -场、下夸克场等。 只有在我们观察粒子的场区域中存在激发或能量爆发的地方。
在下面的 Veritasium 动画中,你可以看到一个亚原子粒子场,以及能量以涟漪或波动的形式穿过它。 在能量提升场的任何地方,我们都会看到一个粒子,而平坦的部分将显示为空的空间。
因此,空间的真空根本不是空的——它充满了非激发的亚原子粒子场,就像上面的那个一样(在波纹通过之前)。
但问题是,实际上不可能使这些场完全平坦并且全部为零能量 - 总是会有微小的自然波动。
随着宇宙的膨胀,这些波动被放大到改变物质分布的程度,并使巨大的气体云聚集在一起,最终形成星系、恒星、行星和我们。
最疯狂的是,你实际上可以在今天大爆炸的剩余辐射中看到这些微小量子波动的印记,你可以查看上面的视频(它是如此美丽)。
下次当你度过糟糕的一天时,请记住,如果没有太空真空的波动,我们谁也不会在这里。 这真是太棒了。