宇宙中最初的氢和氦来真的是无中生有吗？
发布日期：2021/7/25 Tag：氢和氦
宇宙是一个物质的世界，在人类没有走出地球之前，我们从宏观上看到的地球，到处都是各种物质，大地，高山，海等这些宏观可见的东西，它们都是物质构成的。随着人类走进科技时代，发明了显微镜之后，我们看到了宏观背后微观世界，在宏观世界里，我们看不到任何东西的空间里，在显微镜之下同样存在着大量的微观粒子，它们也是物质。
当我们走出地球看到了浩瀚的宇宙之后，认知也有了大幅提升。在很多人看来，宇宙是真空的，天体之间的距离也非常大，平均都在数光年以上，天体之间的空阔地带应该没有物质的存在。可事实上，宇宙没有绝对的真空，在我们认为没有物质的真空中，仍然存在着一些微观粒子，只是我们肉眼看不到。
物质构成了这个世界的一切，构成了整个宇宙。根据科学研究，地球上的总物质量达到了6亿亿亿公斤，而地球所在的太阳系总质量达到了200万亿亿亿公斤。银河系的总质量更是太阳质量的一万亿倍，而银河系也只不过是可观测宇宙范围内的一粒尘埃。
由此可见，宇宙的总质量更是一个我们无法想象的数字，看到这里很多人要问了，宇宙中的这些庞大的物质是如何来的？其实它们的来历跟恒星有着密切的关系。恒星相当于宇宙元素的提炼加工厂，它是宇宙诞生后不久就出现了。
恒星内部的核聚变可以将氢元素聚变成氦元素，而氦元素又进一步发生核聚变生成更重的氧元素以及其它的元素。我们都知道，元素周期表有118种元素，这只是目前人类已经发现的，而在宇宙中可能还存在着一些我们没有发现的未知元素。
如此多的元素都是恒星通过核聚变转化而来的吗？当然不是，恒星的核聚变只能将氢元素转化到铁元素这个位置，而后面的那些更重的元素则需要其它的方式，比如恒星末期发生的超新星爆发，中子星碰撞等。
不管是超新星爆发，还是中子星碰撞，它们的起源都跟恒星有关，恒星寿命走到末期会发生超新星爆发，而中等质量的恒星超新星爆发之后就会形成中子星。由此可见，恒星对于宇宙的演化有多么的重要，如果没有它们，也就没有现在宇宙的一切。
根据大爆炸理论，宇宙中最初是没有任何物质的，就连空间都不存在。在138亿年前，宇宙就是一个时空奇点，后来这个时空奇点发生了大爆炸，一个时空奇点能够以大爆炸的形式展开，说明有一股巨大的纯能量在推动着它。
随着宇宙的快速膨胀，温度也在逐渐降低，到了宇宙诞生后10^-33秒，宇宙空间暴胀结束，纯能量开始转变为各种基本粒子。可能有朋友会问了：能量怎么能够转化为基本粒子？其实这个问题的答案爱因斯坦的质能方程式已经告诉我们了。
爱因斯坦用质能方程式告诉我们，质量和能量从某种意义上来讲是等价的，它们二者没什么本质区别，是物质的两种表现形式。在温度提升到某个程度之后，物质就以能量的形式存在，当温度下降到某个程度之后，物质就会以质量的形式存在，所以它们是可以相互转化的。
时空奇点集聚了巨大的能量，当它发生大爆炸的时候，能量级别是非常高的，在这个温度之下质量只能以能量的形式存在。可是随着宇宙的暴涨，空间呈现几何指数扩大，宇宙温度也在不断下降。
温度下降了之后，质量就无法保持纯能量的形式，只能转化为基本粒子。当然氢和氦也不是由纯能量直接转化而来，而是由最初的正物质粒子在宇宙诞生后100微秒，夸克聚集形成质子和中子，质子也就是氢原子核。大爆炸几分钟后，质子和中子结合在一起形成了氦原子核，有了氦元素。
根据质子和中子的比例关系，可以推测出宇宙最初产生的氢和氦的质量比为3:1，这就是宇宙最初的氢和氦的来历，它们并不是无中生有。看到这里，可能有人会说了，能量能够转化为物质，这是多么神奇的一种能力。如果温度能够达到，那是不是人类就可以创造物质？
质能方程式的确告诉我们，能量和物质是可以相互转化的，可是要达成这个转化条件是非常困难的，而需要的这个温度目前只在宇宙大爆炸的瞬间出现过。所以，你在现实当中是无法实现能量转化为物质的。
当然，科学的力量是无穷的，只要人类将科技发展到终极的时候，创造出一个达到能量转化物质的温度空间，或许也是可以做到的。如果未来我们真的做到了，那是否意味着人类也可以创造一个宇宙出来？若是这样，那我们将不得不思考这个宇宙的来历，它会不会也是宇宙之外的一个高级文明创造出来的？