为什么我们这个世界有物质而不是什么都没有？
在我们现在生活的宇宙中，有无数的恒星，星系，星系群，就单说我们地球上的生命和物质形式也充满了多样性，还有你眼前现在能看到的所有东西！看到这些我们都会问自己一个问题：这些物质都是从哪里来的？
我们今天看到的宇宙是什么样的？
文章插图
现在我们再回到宇宙，当我们观察宇宙时，天空中的每一个光点，无论是行星、恒星、星系、星系团还是其他更大的天体，它们的出现和演化都包含了整个宇宙的历史。在更大的尺度上，宇宙中有一个由星系组成的巨大丝状结构，每个像素代表了一个星系的位置。
文章插图
我们知道宇宙中充满了暗物质和暗能量，当我们考虑整个宇宙结构时，上图就是我们今天所看到的样子。假如抛弃暗物质和暗能量，让我们修改自己的引力理论，也无法重现宇宙今天的结构。模拟和观测之间的匹配，巨大的星系团、细丝和空洞的宇宙网充满了整个现代宇宙。这些结构是怎样来的？
文章插图
宇宙演化了数十亿年的时间、不可抗拒的引力作用，以及不断膨胀的宇宙中物质结构失控的增长，才使宇宙出现了我们现在看到的样子。
宇宙中的普通物质（质子、中子和电子）产生了我们用望远镜捕捉到的可见光。我们所看到的恒星和星系都是由普通物质构成的。然而，普通物质的存在本身就是一个谜。因为物理定律不允许我们在不创造或毁灭等量反物质的情况下创造或毁灭物质！也就是说，物质和反物质总是共生、共灭的！
文章插图
反物质和物质等量的共生、共灭在实验和观测上是正确的。但是事实并非如此。因为我们的宇宙好像更加偏爱物质，物质最初也比反物质多出了那么一点，如果反物质的数量与我们现在在宇宙中所拥有的物质数量相等，那么宇宙中的物质将会变得异常稀少，以至于每立方千米只有一个亚原子粒子。密度将不到今天宇宙密度的十亿分之一。
我们能否在理论假设的基础下创造出更多的物质
让我们回到宇宙的早期阶段，那时的宇宙充满了炽热、稠密的等离子体，并且包含了等量的物质和反物质，看一下在物理定律下我们能否创造出今天看到的宇宙。
文章插图
在宇宙早期炽热、稠密、完全电离的等离子体的背景下，等量的粒子和反粒子来回运动，相互碰撞、湮灭，而其他粒子，如光子则会相互作用，产生等量的物质和反物质。
如果宇宙的大小和温度一直是恒定的，那么其中的所有粒子和反粒子数量也是稳定的，那么就不可能产生比反物质更多的物质，也不会产生比物质更多的反物质。但是在我们的宇宙中，真实情况并不是这样的。
文章插图
宇宙一直在膨胀和冷却，这意味着，当温度降到某个值以下时，宇宙创造正反物质的速度明显会低于其湮灭的速度！为什么？因为E = mc^2，宇宙的能量已经不足以创造正反物质粒子！而已经存在的正反粒子会继续湮灭。
但是随着宇宙的膨胀，正反物质的湮灭速度也在下降，正反物质粒子找到彼此变得越来越困难。因为宇宙在膨胀，密度在下降，当达了一个点时（一定的密度），正反物质再也找不到彼此，湮灭就会停止！剩下的残余物质将会被“冻结”。我们称其为宇宙失去热平衡状态！
文章插图
剩下被“冻结”的正反物质将使宇宙脱离正反物质平衡。举个例子，在某个时刻，我们会得到一个包含大量介子和反介子的宇宙。跟大多数粒子一样，这些粒子并不稳定，而且会衰变。对于大多数粒子/反粒子来说，比如介子/反介子，正介子衰变为反粒子，反介子衰变为正粒子，那么整个宇宙的正反物质还是平衡的。
但是可能存在有些粒子（目前我们还没有发现）与自己的反粒子有着本质上的不同，而这种差异会在宇宙中产生比反物质更多的物质！
文章插图
让我们假设宇宙中充满了一种新的不稳定粒子，带正电荷的Q+，和它的反粒子带负电荷的Q-。由于某些守恒定律，它们必须有相同的质量，相反的电荷，以及相同的总寿命。
推荐阅读
- 初入职场的我们 《初入职场的我们》郑茹心为什么会离开？
- 哥伦比亚大学 人类是否能够再造个地球环境，进行移民，生物圈2号告诉我们还是洗洗睡吧
- 国内本科毕业，银行工作8年，怎样去新加坡工作
- 广告 广告太多，口碑下滑，这个陪伴了我们4年的王牌综艺还能坚持多久
- 无限挑战 直接让明星去坐牢？韩国这档综艺实在太猛，我们没办法模仿
- 火星 地球上居然有火星基地这个基地还是位于中国
- 淄博 淄博这个海拔最高的村落，始建于元朝，房屋建筑颇有特色
- 宇宙 理论上宇宙应存在大量文明，为何却没有文明联系我们，原因是什么？
- 小姐姐 邓伦要上《我们相爱吧》？对方是谁？邓伦回了4个字
- 米兰时装周 王俊凯为什么能被受邀参加米兰时装周的呢？