Vật chất trong không gian có nguồn gốc từ đâu?

Đây là một câu hỏi lớn lao, cũng là vấn đề căn bản mà con người luôn tò mò về vũ trụ xung quanh chúng ta.

Trong thế giới khoa học, chúng ta vẫn chưa có lời giải thích hoàn hảo cho vấn đề này, chỉ có những lý thuyết mảnh vỡ như nguyên lý bất định của cơ học lượng tử, năng lượng từ hư không và nhiều lý thuyết khác.

Theo kiến thức của tôi, vật chất trong vũ trụ có thể xuất phát từ hư không. Để giải thích điều này, chúng ta không thể không nhắc đến phương trình nổi tiếng của Einstein, đó là E = MC ^ 2. Dù đơn giản nhưng nó có thể giải thích được bí ẩn của vũ trụ, là sự chuyển đổi giữa khối lượng và năng lượng.

Vật chất trong không gian được tạo ra từ năng lượng và đôi khi nó cũng biến mất thành năng lượng. Đây là quy luật không tránh khỏi của vũ trụ.

Từ quan điểm toàn cầu, vũ trụ được sinh ra từ không gian trống

Lý thuyết về vũ trụ mở rộng đã trở thành lý thuyết tiêu chuẩn trong vũ trụ học, đại diện cho sự hiểu biết chủ đạo của các nhà thiên văn học và vũ trụ học trên toàn thế giới - quá trình mở rộng tạo thành vũ trụ ngày nay.

Từ sự bùng nổ lớn xảy ra cách đây 13,8 tỷ năm, điểm kỳ dị bắt đầu, trải qua giai đoạn lạm phát và mở rộng nhanh chóng. Hiện tại, vũ trụ vẫn đang mở rộng với tốc độ gấp vài lần tốc độ ánh sáng, trở thành một vũ trụ có thể quan sát được, với bán kính khoảng 46,5 tỷ năm ánh sáng.

Tuy nhiên, không phải tất cả các vị trí đều mở rộng nhanh hơn tốc độ ánh sáng, mà là sự mở rộng của toàn bộ vũ trụ chồng lên nhau. Ở rìa cực của vũ trụ quan sát được cách chúng ta 46,5 tỷ năm ánh sáng, tốc độ của các thiên hà rời xa chúng ta vượt quá tốc độ ánh sáng.

Trong thuật ngữ khoa học, điểm kỳ dị được biểu thị bằng thể tích nhỏ vô hạn, mật độ vô hạn, độ cong vô hạn và nhiệt độ vô hạn. Vậy điểm kỳ dị là gì? Nó đã xảy ra như thế nào? Từ quan điểm toàn cầu, nó là một hiện tượng đột ngột từ hư vô.

Có thể nói rằng ranh giới giữa tồn tại và không tồn tại là điểm kỳ dị, nơi mà không gian và thời gian kết thúc. Thuyết tương đối rộng dự đoán rằng những điểm kỳ dị như vậy xảy ra, khi mà vật chất trong trường hấp dẫn cực hạn sụp đổ thành một tập hợp các chiều không gian thời gian khác, chẳng hạn như lỗ đen.

Mặt khác, vụ nổ lớn là kết quả của sự phục hồi từ không gian và thời gian khác. Theo định nghĩa này, điểm kỳ dị là một thứ siêu không gian, không còn là vấn đề của vũ trụ nữa. Điểm kỳ dị là sự mở rộng từ không gian và thời gian khác sang không gian và thời gian của chúng ta, nên có thể nói rằng vũ trụ được tạo ra từ hư vô.

Nhưng theo lý thuyết cơ học lượng tử, vũ trụ được tạo ra từ...

Có hai lý thuyết cơ học lượng tử hiện đại giải thích hiện tượng này - Nguyên lý bất định Heisenberg và lý thuyết năng lượng điểm không chân không.

Nguyên lý bất định của Heisenberg nói rằng trong thế giới vi mô, không thể chính xác biết vị trí và động lượng của một hạt cùng một lúc, do đó, ngay cả khi nhiệt độ giảm không đến tuyệt đối, hạt vẫn rung lên. Nếu không, nguyên tắc không chắc chắn sẽ bị vi phạm.

Điều này có nghĩa là, ngay cả khi vũ trụ bị hủy diệt và không có không gian thời gian, chỉ còn lại chân không tuyệt đối, vẫn sẽ có chuyển động của hạt, và nếu có chuyển động của hạt, sẽ có năng lượng, đó chính là nguồn gốc của năng lượng điểm không chân không. Trong không gian chân không tuyệt đối, những năng lượng này tồn tại dưới dạng bọt lượng tử, tức là xuất hiện ngẫu nhiên dưới dạng hạt ảo.

Những hạt ảo này tồn tại dưới dạng các cặp âm và dương, tức là chúng xuất hiện ngẫu nhiên dưới dạng dương và phản vật chất. Khi chúng gặp nhau, chúng sẽ tiêu diệt nhau, vì vậy các cặp hạt ảo này xuất hiện và biến mất một cách ngẫu nhiên.

Nếu thế giới là hoàn hảo và đối xứng như vậy, thế giới của chúng ta sẽ không bao giờ tồn tại. Nhưng các nhà vật lý đã khám phá ra rằng thế giới không hoàn hảo, điều này được chứng minh bởi 'Định luật không bảo toàn chẵn lẻ' được Yang Zhenning, Li Zhengdao và Wu Jianxiong phát hiện và chứng minh bằng thực nghiệm, đã đoạt giải Nobel Vật lý năm 1957.

Các lý thuyết này cho rằng vũ trụ của chúng ta không hoàn hảo, và có những vi phạm về tính bất đối xứng không bảo toàn, tạo ra sự thay đổi liên tục trong thế giới. Chính vì vậy, giới khoa học đã đưa ra lời giải thích cho vụ nổ Big Bang, với việc các cặp hạt ảo này xuất hiện và biến mất trong các dao động lượng tử không hoàn toàn triệt tiêu, tạo thành điểm kỳ dị của vũ trụ.

Vũ trụ của chúng ta đã nổ ra từ một điểm kỳ dị như vậy, và có thể có nhiều vũ trụ khác cũng nổ ra từ điểm kỳ dị này.

Năng lượng kỳ dị bị phá vỡ nhưng không bị triệt tiêu sẽ không thể trở về hư vô mà chỉ có thể mở rộng, đó chính là vụ nổ lớn của vũ trụ. Vụ nổ Big Bang vô cùng nóng và dày đặc, ban đầu chỉ có năng lượng mà không có gì khác. Trong vòng 1 giây sau Vụ nổ lớn, vũ trụ đã được phồng to. Lực hấp dẫn, gluon, quark, boson, lepton, proton, neutron và phản hạt của chúng liên tiếp xuất hiện, sau đó lực điện từ mạnh, yếu tương tác với nhau cũng tách ra.

Sau 384.000 năm mở rộng và nguội xuống, vũ trụ đã phát triển đủ lớn, và nhiệt độ đã giảm xuống khoảng 3000K, các nguyên tử trung hòa đã hình thành, vũ trụ cuối cùng đã vượt qua thời kỳ đen tối, phát ra ánh sáng đầu tiên (sóng điện từ) từ vũ trụ rộng lớn.

Lúc này, các chất thông thường bao gồm các nguyên tử đã hiện diện. Các chất sớm nhất là các nguyên tố đơn giản nhất, hydro và heli, và một lượng rất ít liti. Các chất nhẹ này từ từ tập trung lại thành các cụm tinh vân do lực hấp dẫn trong vũ trụ, sau đó sẽ co lại và sụp đổ. Và đó cũng là thời điểm mà các ngôi sao, các thiên hà trong vũ trụ được sinh ra.

Các ngôi sao ban đầu khá lớn, nên tuổi thọ của chúng rất ngắn. Trong các quá trình tổng hợp hạt nhân sao và các vụ nổ siêu tân tinh liên tục, từng nguyên tố nặng hơn được tạo ra lần lượt và 118 nguyên tố đã biết dần dần xuất hiện. Chính những nguyên tố này, đã hình thành tất cả các loại chất trong vũ trụ và muôn loài sinh vật trên Trái đất.

Theo cách này, vật chất của vũ trụ đã tồn tại từ trước đó. Trước khi vũ trụ được sinh ra, những năng lượng này đã được lưu giữ trong chân không, và chính năng lượng từ chân không đã biến đổi thành các chất khác nhau, điều này phù hợp với quy luật chuyển đổi khối lượng-năng lượng được tiết lộ bởi phương trình khối lượng-năng lượng của Einstein.