宇宙是什么?
或者說我們所生活的世界是什么?
一個世界以什么形式誕生,某種程度上已經決定了它將以什么形式結束。
如果一個世界,真的是像傳說中那樣,在七天內由全能全知的神靈創造的,那么它最終也會像傳說那樣,毀滅于一場神靈憤怒的浩劫中。
換句話說,要想一個世界真的能夠被解析,那么就要保證世界從誕生之初就是理性的,所有的一切都是按照某種規則生成的,而不是某種未知存在突然間的一個念頭。
舉個例子,想要弄清楚人體的原理,首先要保證,人體是真的由遠古類人猿一步步進化來的,而不是被某個神靈創造的。
不然,最終解釋權將會一直存在于神靈那里,人類自己永遠無法弄清楚自身的奧秘。
那么,貼反的視網膜、繞遠路的喉返神經、共用開口的氣管和食道、缺乏保護的太陽穴致命要害、對于男性完全多余的乳頭、為了更好繁殖男性所缺乏的陰莖骨,都將是神靈因為不留神,在創造人類過程中留下的小缺陷。
而不是在進化過程中,人類為了更好的生存、適應環境,主動、被動做出的選擇。
對于李察來說,他追求的是解析當前的世界,讓當前的世界和地球一樣,成為符合理性、規則、邏輯的宇宙。
那地球所在的宇宙,又是什么樣的宇宙?
所有的一切,在誕生的那一刻已經決定了。
按照地球上最具有共識的研究結果,地球所在的宇宙,誕生于一場舉世無雙的大爆炸,也就是所謂的大爆炸理論。
在大爆炸理論中,宇宙最開始的狀態,叫做奇點。
這是一個體積無限小、密度無限大、引力無限大、時空曲率無限大的點,在這個點,目前所知的物理定律都無法適用,空間和時間都沒有任何意義。
這狀態下,宇宙的溫度大約是1032度,也就是所謂的普朗克溫度。在這樣的溫度下,不要說構成物質基礎的原子,就連原子核內的質子、中子,就連更基礎的粒子——夸克也統統不存在。
這個時候,宇宙只是一鍋高濃縮的能量湯。
突然間,一個時刻,奇點爆炸了,宇宙的體積開始急劇膨脹,呈指數增加。
在之后幾微秒的時間內,夸克結合成質子和中子,它們的比例為7:1,但它們卻無法形成穩定的原子核。因為他們不斷地受到中微子和反中微子的騷擾,所觸發的反貝塔衰變核反應,極大抑制了核合成的發生。
這種情況一直持續到宇宙年齡接近一秒鐘的時候,宇宙溫度下降到了1011度級別,也就是幾百億度左右。中微子和反中微子,終于不再與核子發生相互作用,大爆炸核合成才真正開始。
之后,當宇宙的年齡到兩、三分鐘時,氫、氫的同位素、氦元素以及氦的同位素依次出現。
其中氫的同位素——氘,在核反應鏈條上屬于中間產物,大量的氘通過不同路徑最終形成了氦。
等到宇宙年齡到達3分鐘的時候,幾乎所有的中子都到了氦里面。因為宇宙誕生時,質子和中子的比例是7:1,所以這個時候,氫和氦的質量比例是為6:2,即3:1。
也就是說,這個時候的宇宙,75是氫,25是氦,它們的原子序數分別為1和2,原子量則分別為1和4。
再之后,核反應繼續進行,在高溫環境中,粒子不斷碰撞,由小的粒子生成大的粒子,由原子序數低的粒子,生出原子序數高的粒子。不過因為物理原則的限制,宇宙中不存在原子量為5和8的穩定原子,原子量為6的穩定原子鋰6,反應截面又很小,所以核反應繼續生出的下一個離子,是鋰的同位素——鋰7。
在這核反應的過程中,宇宙因為急劇膨脹,體積變得越來越大,溫度下降得也越來越快。等到核反應生產出少量鋰7的時候,宇宙已經變得非常冷了,核合成幾乎結束。
宇宙年齡1小時的時候,核合成完全停止,這時候的宇宙中物質構成,大約為75的氫,25的氦,和極為少量的鋰7,就好像是一大團棉花糖般的氣態星云。
這種狀態,從宇宙年齡一小時,一直保持宇宙年齡10億年左右。
宇宙年齡10億年的時候,氣態星云的某些位置,因為含有比較多的物質,在萬有引力作用下,它會不斷吸引周圍的更多物質聚集。密度變得越來越高,最終當萬有引力大于內部支撐力的時候,就產生了重力塌陷。
引力塌陷之后,一片區域的氣態星云會分裂成越來越小的許多片段,每一個片段中,塌縮的的氣體都會以熱能的形式釋放出重力勢能。隨著它的溫度和壓力的增加,這些片段會慢慢凝結成一個被稱為原恒星的超熱旋轉氣體,這時第一代恒星就這么形成了。
第一代恒星形成后,在核心的內部,因為具有高溫的環境,核合成開始重啟,原子序數和原子量更大的元素開始依次合成。
首先,是已經熟悉的氫元素通過聚變,核合成為氦元素。這一聚變過程中的能量,也用來對抗萬有引力產生的引力塌陷,保證恒星的體積穩定。
當氫元素全部耗盡,聚變能量和萬有引力的均衡狀態被打破,恒星發生第二次引力,自身發生崩縮,從而使核心溫度和壓力大幅升高,到達氦聚變的條件,通過氦的聚變,核合成為碳、氧等。
等到氦耗盡,第三次引力塌陷又開始,恒星又一次坍縮,核心溫度和壓力進一步提升,碳、氧元素開始通過聚變,核合成為硅。
如果恒星質量不夠大,它會在某一個坍縮過程中死亡,演變成白矮星或者紅巨星。而如果恒星質量足夠大,這樣一直持續下去,鋰之后的元素會不斷生成,比如氖、鎂、硅、硫、鈣……
不過這個合成,還是存在極限的。
這極限就是鐵元素。
在極大質量的恒星核心,經過多次塌縮,元素聚變,通過核合成來生成鐵元素。
在恒星核心大多數的質量都變成鐵之后,在恒星核心變作鐵核之后,所產生的壓力已經非常大。這導致鐵元素中心部分的電子大都被壓進原子核中,與質子結合,變成中子,使核心部位幾乎都是中子。
中子極其緊密,所以導致想要進行聚變的鐵原子來到中子表層后被擋住,像皮球撞到墻壁上一樣,被狠很反彈回去,無法進入核心。
這樣以來,哪怕恒星為核心提供再多能量,都無法讓鐵進行下一步的聚變,恒星生命進程被鎖死。這時恒星從外到最里的元素,依次是氫、氦、碳、硅、鐵。
這樣持續一段時間后,恒星的聚變停止,在萬有引力作用下,恒星開始了又一次的坍縮。
因為這一次不會再有新的聚變重啟,恒星將產生史無前例的超級大爆發,即超新星大爆發。
在這種狀態下,極短時間內,溫度和壓力都達到一個新高,鐵以后的元素都被生成出來,比如鎳、銅、鋅等,一直到元素鈾。
鈾是自然界存在的原子序數最大的元素,超過鈾元素原子序數的元素,只能人工合成,無法在自然界獲得。
這就是地球所在的宇宙。
在認知中,地球所在宇宙目前的所有一切,都是由最初奇點那一鍋能量湯通過爆炸、核合成構成的。
在這個宇宙中,構成每個生物、每個物體的最根本成分,追根溯源都來源于一場爆炸。
在這個宇宙中,所有的生命都不神圣,因為他們都有同樣的過去。
他們的結局,也一致,終將死亡。
之后塵歸塵、土歸土,組成他們粒子,再組成新的生命。
這是一個循環,這是一種屬于科學的輪回,你的頭部可能成為下個世紀的一只白貓,你的雙手可能來自遠古時代的劍齒虎的脊柱。
你、我、他,其實是一體。
在這個物質循環的宇宙,幾乎沒有什么是永恒的,唯一永恒存在的可能就是在不斷的增大的熵。
宇宙會持續膨脹,從奇點大爆炸開始的普朗特溫度會不斷降低,最終漸進地趨向于絕對零度。
慢慢的,所有的恒星都將消耗完能量,一顆顆熄滅下去,整個宇宙變得越來越暗。慢慢的,黑洞不斷形成,主宰了宇宙。慢慢的,黑洞不斷放出霍金輻射,連黑洞自身也開始消失。
最終,整個宇宙達到最大熵的狀態,所有的物質都均勻分布在宇宙中。宇宙變得單調而死寂,喪失掉一切活力,達到了從誕生就決定的熱寂結局——在奇點那一鍋灼熱的能量湯炸開時,就決定了他在遙遠未來的某個時刻,終將徹底冷卻。
熱湯終冷,死神永生!