最近读《140亿年宇宙演化全史》。虽然我对宇宙充满好奇,但对像我这样的七零年代的文科生来说,读这类科普书籍理解力还是有限的。
宇宙初始,能量转化为物质粒子与反物质粒子,直到十亿对之后,才产生一个物质粒子。物质粒子形成更大的物质、物质群靠四大基本力形成。最后产生宇宙最常见的现象“宇宙背景辐射”。
一、物质与反物质
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“奇点”大爆炸初始瞬间,宇宙就是个能量场,没有物质。但随着宇宙的膨涨与温度降低,就有物质产生了(气变成水变成冰)。能量场变成物质粒子汤:夸克、电子、中微子、......。
但能量产生物质粒子的同时,也产生反物质粒子(为什么?百度也没理解)。正反物质粒子结合就消亡,转化成光子(光子静止,质量为零)。直到产生十亿个正反物质粒子后,才有一个物质粒子生存下来(生命形成不易)。
二、四大基本力
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物质粒子比如质子产生后,为了生存,它也会迅速抓住身边的伙伴,比如中子、电子建立更稳定的结构。最后形成原子。
在物质粒子以及复杂物质一步步形成的过程中,其中起关键联系作用的是四大基本力:
弱核力:控制辐射衰变。原子核有稳定与不稳定。不稳定原子核会自发地放射出射线直到转变为另一种稳定原子核。
强核力:将每个原子核内部的粒子结合在一起。比如质子、中子、电子,要在它们距离十分近的时候才发挥作用。
电磁力:让原子凝聚成分子。
引力:将大量物质凝聚在一起。
这几个力的联系作用范围基本是从小到大的。(这种力只是一种人为划分)。
三、光子
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光子是电磁辐射的载体,我们靠光子(比如光波)能测出宇宙的很多本质情况。在宇宙形成初始阶段,由于物质粒子太多,光子是发散不出来的。后来随着宇宙温度下降物质粒子聚拢,变成大物质、星体、星云,宇宙变得越来越空荡,光子便发散到宇宙各地。这就是宇宙背景辐射。
彩蛋:一种获取知识的方法。
它的核心原则在于,要想最有效地理解宇宙,首先人们必须仔细观测,然后尝试提出一些基本的通用理论,试着解释这一系列的观测结果。
20210308
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