有朋友邀請回答一個這樣的問題：宇宙大爆炸10^-43s時溫度10^32K，換算成能量是多少ev?

這個問題看似很高大上，卻包含了1個錯誤：能量與溫度無關(guān)，只與質(zhì)量有關(guān)，遵循愛因斯坦的質(zhì)能方程。能量的單位是焦耳，符號表示為J；ev是電子伏特的表達符號，與能量單位焦耳存在一個換算關(guān)系，1J=6.2415*10^18eV。

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我在解答這個問題過程中，根據(jù)大爆炸宇宙模型，對宇宙質(zhì)量進行了一個推測，結(jié)果得到一個不可思議的結(jié)果，這個結(jié)果完全顛覆了我的認知，一直以來我篤定崇信大爆炸宇宙論理論推演出來數(shù)據(jù)，現(xiàn)在迷惑起來。

標(biāo)準(zhǔn)模型對宇宙大爆炸在普朗克時間的描述/目前科學(xué)界公認的大爆炸宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型認為，宇宙是約138億年前，由一個體積無限小、密度無限大、曲率無限大、溫度無限高的奇點爆炸誕生的，這個奇點既然體積無限小，是無法計算其溫度和密度的，由此就是引申出了四個無限。

根據(jù)現(xiàn)代物理學(xué)的量子理論，人類認識宇宙只能從普朗克時間開始。宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型認為，在大爆炸的普朗克時間，宇宙大小為普朗克尺度，那時的溫度為普朗克溫度，密度也是普朗克密度。有了這樣幾個數(shù)據(jù)，我們就能夠大致算出宇宙的質(zhì)量了。

宇宙大爆炸普朗克時間，是指大爆炸開始后約10^-43秒，也就是1000億億億億億分之一秒；宇宙溫度達到10^32度K，就是約1億億億億K；此時的宇宙密度可能超過每立方厘米10^91公斤。

模型就給了我們這幾組數(shù)據(jù)，根據(jù)這幾個數(shù)據(jù)要計算出宇宙質(zhì)量是不行的，其中時間和溫度與質(zhì)量都沒有關(guān)系，但這時的宇宙體積如果是普朗克尺度，我們就能夠計算出宇宙的體積，由此就能夠計算出宇宙的質(zhì)量。

普朗克時間的宇宙質(zhì)量和能量/根據(jù)量子力學(xué)開山鼻祖馬克斯·普朗克創(chuàng)建的理論，普朗克長度約為1.6*10^-33厘米。如果普朗克時間的宇宙是一個普朗克長度直徑的球，根據(jù)球體積公式V=（4/3）*π*R^3（V：表示球體的體積，R：表示球體的半徑），我們可以計算出這時宇宙的體積約為2.145^-99立方厘米。

而標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型告訴我們，普朗克時間宇宙的密度為每立方厘米約10^91公斤。這個密度比質(zhì)子密度還要高出78個數(shù)量級，看起來是無法想象的驚人密度。但問題是這時宇宙是極小的，而且小得驚人，只有1立方厘米的2.145^99分之一，也就是2145億億億億億億億億億億億億分之一。

如果按照每立方厘米為10^91公斤計算，這么小的宇宙只有約2.145*10^-8公斤，也就是0.00000002145公斤，也就是21.45微克，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式E=MC^2計算，等效能量為1930500000J，1焦耳約等于6.25*10^18eV，這樣宇宙在普朗克時間的能量就約為1.2*10^28eV。

這個能量有多大呢？如果按照炸藥來計算，就只相當(dāng)461公斤TNT炸藥的爆炸威力。我很驚異，因為我過去從來沒有計算過宇宙大爆炸時到底有多大能量，簡單直覺的認為密度達到10^91公斤/厘米立方是一個無法想象的密度，因此爆炸能量極大。

但我沒有細思這是宇宙到達1立方厘米時的密度，而大爆炸普朗克時間尺度只有1.145*10^-99立方厘米，如果這時候的密度是每立方厘米為10^91公斤的話，那這么小的宇宙質(zhì)量就只有21.45微克。

由此引申出來的質(zhì)量來源問題/這是怎么回事呢？按照大爆炸時間簡史在普朗克時間只有這樣一個質(zhì)量啊，如果按照標(biāo)準(zhǔn)模型理論推導(dǎo)的結(jié)果就是這樣，是我計算錯了嗎，還是這個理論本身推導(dǎo)有問題？

因為現(xiàn)在的宇宙質(zhì)量是一個十分巨大的數(shù)值，太陽系質(zhì)量就有約2*10^30公斤，銀河系質(zhì)量約為太陽的2000億倍，也就是約4*10^41公斤；有人認為可觀測宇宙就達到了10^53公斤。這還只是可見物質(zhì)，包括恒星、星系、星云塵埃等的質(zhì)量。

研究認為宇宙可見物質(zhì)質(zhì)量只占宇宙總質(zhì)能的4.9%，其余26.8%為不可見的暗物質(zhì)，68.3%為不可見的暗能量。如果把暗物質(zhì)和暗能量都加起來，可觀測宇宙總質(zhì)能可達2*10^54公斤。

為什么宇宙爆炸初始時的質(zhì)量和現(xiàn)在的質(zhì)量有這么大的懸殊，這些多出來的質(zhì)量是怎么來的呢？只能有兩個解釋：一是宇宙大爆炸理論模型計算的數(shù)據(jù)有誤；二是宇宙大爆炸隨著膨脹，質(zhì)量會自動產(chǎn)生。

但這似乎與質(zhì)量守恒和質(zhì)能守恒定律都是相悖的，是宇宙的錯，還是宇宙模型的錯，還是本人推理的錯？量子力學(xué)理論認為，宇宙誕生前，虛無的真空中充滿著量子能量，在隨機的量子漲落中不斷產(chǎn)生出虛粒子對，這些正反粒子對隨時產(chǎn)生又隨時湮滅。

總體上宇宙是對稱守恒的，但如果所有事物永遠是完美的對稱和守恒，就不會有我們世界的誕生。楊振寧和李政道發(fā)現(xiàn)的宇稱不守恒定律，讓科學(xué)界揭開了宇宙誕生之謎。正是守恒中出現(xiàn)對稱性破缺，讓湮滅的虛粒子對出現(xiàn)了某個不湮滅現(xiàn)象，由此宇宙奇點出現(xiàn)了。

大爆炸宇宙論認為，宇宙就是從虛無中創(chuàng)生，無中生有，質(zhì)量就當(dāng)然也是無中生有了。

粒子物理學(xué)家們建立了一個粒子理論模型，為我們理解宇宙中的基本粒子提供了一個框架，這個框架就是所謂標(biāo)準(zhǔn)模型，其中的主要成分之一就是希格斯場，這種無處不在的量子場中有一個基本粒子，就是所謂希格斯玻色子，又稱上帝粒子。

正是這種粒子賦予了其他粒子質(zhì)量，就像神話中的上帝創(chuàng)造萬物一樣地創(chuàng)造了這個世界。粒子理論模型已經(jīng)不是猜想，所有預(yù)言的粒子基本都已經(jīng)在實驗中得到，上帝粒子也于2012年在世界上最大的強子對撞機中被找到。

那么，上述理論能夠解釋宇宙大爆炸普朗克時間的質(zhì)量與現(xiàn)在宇宙質(zhì)量懸殊之謎嗎？歡迎討論，感謝閱讀。

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標(biāo)簽： 普朗克時間 宇宙大爆炸 標(biāo)準(zhǔn)模型