先有宇宙还是先有物理定律?

如果宇宙诞生之初还什么都没有,甚至没有物理学定律,那他凭什么膨胀呢?如果是先有得物理定律,他又产生于何处呢??

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8个答案
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Steed专业级业余天文爱好者

2012-07-10 18:04

这似乎是个先有鸡还是先有鸡蛋的问题,我只能简单地尝试回答一下。、

首先,我们已知的物理规律是怎么获得的?不是凭空出现一个终极理论然后推导出来的,而是自古以来的物理学家在地球上做了各种实验之后归纳总结出来的。鉴于我们人类的肉身最远只去过月球,探测器最远也还没有飞出太阳系,所以我们归纳出这些物理规律所做的一切实验,可以说都是在太阳系内完成的。

那么接下来的问题就是,太阳系外的物理规律跟太阳系内一样吗?最简单的假设是,宇宙中各处的物理规律全都保持一致。有了这个假设,我们便可以把太阳系内(主要是地球上)归纳出来的物理规律,套用到其他恒星、星云甚至星系上。天文观测表明,这个假设是经得起检验的,只不过需要额外加上暗物质和暗能量之类的东西。当然,现在寻找暗物质的实验也在地球上展开了,据说不久就会取得一些进展。于是,在空间这个尺度上,我们知道物理规律似乎是普适的。

那么在时间尺度上又如何呢?由于光速有限(好吧,这个似乎也得先假设光速从来就是有限的……),我们能够看到的天体越远,就能追溯到越久远的过去。所以,当我们遥望100多亿光年以外的星系时,看到的实际上就是100多亿年前宇宙中发生的事情。同理,最简单的假设仍然是物理规律不随时间而变。于是,物理学家可以在计算机内模拟一个宇宙,让它在已知物理规律的管辖之下发生演化,进而观察演化出来的结果与我们现在观测到的宇宙是否一致。至少目前的研究结果表明,加上一些我们还不知道是什么的暗物质和暗能量之后,物理规律不需要随时间变化便能够解释我们宇宙的演化过程。

当然,天文学家还在越来越深入地研究隐藏在微波背景辐射(形成于大爆炸后约40万年)中的信息,那些信息可以让我们追溯到更早的时期。地球上正在进行的物理学实验也在探究越来越极端的物理规律,比如前几天宣布找到新玻色子的大型强子对撞机,另一项重要的实验任务就是再现大爆炸后几微秒内宇宙的极端环境,进而归纳出那个时候宇宙中适用的物理规律。随着实验和观测技术的继续进步,或许我们有望把物理规律适用的时间线推进到大爆炸后几微秒之内。

那么,再往前呢?如果物理规律既不随时间而变,也不限空间而变,那么它是在什么时刻被决定下来就是如此的呢?这个问题或许现在还没有什么靠谱的答案。现有主流的暴涨大爆炸理论认为,我们的宇宙在大爆炸最初10的-36次方到10的-32次方秒内,经历过一场被称为暴涨的急剧膨胀阶段。有科学家认为,类似的暴涨可能会形成许多个不同的宇宙,不同的宇宙中物理规律也不相同,而我们所处的宇宙,只是其中之一。或许物理规律就是在暴涨结束的那一瞬间决定的,又或许是在暴涨的过程中决定的。不过,这些已经超出现在人类能够实验检验的极限了……

所以,到底是先有宇宙还是先有物理规律呢?说实话,我估计没有人能够给个确定的答案。无责任猜想一下:物理规律和宇宙是同时形成的,不同的物理规律决定了不同的宇宙会演化成什么模样,而我们的宇宙只是为数众多(甚至是无穷多)个宇宙中的一个,而已。

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考虑到在黑洞里一切物理定律都失效,我认为是先有宇宙后有物理规律,宇宙初期的情况在某些方面和黑洞有点类似。

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G-pro理科杂牌军

2012-07-10 22:44

物理定律就是用来解释宇宙的,宗教也是。你说是先有宗教还是先有宇宙呢?

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Topp天文研究生,摄影爱好者

2012-07-11 12:35

宇宙么,就是与我们有信息交流,我们所能认知的空间和时间的集合。也就是说这个空间之外,时间之前的东西,是什么样子我们完全没有办法知道,所以讨论也就没有任何意义。所以宇宙之前有物理规律这个说法是没有意义的,或者说无法验证的。

在宇宙诞生初期,很多物理规律肯定是不存在的,比如原子能级理论之类的,因为那时候还没有原子形成呢。而更深层次的物理规律,是否在宇宙大爆炸的同时就创建起来了,这个还是很多物理学家在探讨中的事情。比如有物理学家提出,在宇宙早期,精细结构常数之类的常数和我们现在并不一样。当然这也有可能是因为我们发现的规律不够基本,或者,有智子在捣乱。

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季末南行linux驱动工程师

2012-07-12 10:45

物理定律是宇宙的属性,二者并生。

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大爆炸前的奇点 算不上宇宙也也没有现在宇宙的规则
大爆炸以后 宇宙迅速扩张 然后有了多种基本粒子 基本粒子是构成所谓规则的核心
所以先有宇宙吧

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我也觉得现有宇宙才有物理定律,大爆炸以前应该一切物理定律是失效的。而且在平行宇宙中物理定律不一样可能差别很大,应该是在爆炸以后的一瞬间才决定了我们宇宙的定律。

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先有宇宙,有科学家,才有物理学,才有物理定律。

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