我们能通过真空涨落(Quantum Fluctuation)更好地理解正反物质发生的湮灭反应。在极短的时间段内,物理学允许空间里凭空产生粒子和反粒子组成的虚粒子对,粒子对借取能量而生成,又在短时间内湮灭归还能量。这就是真空里无时不刻都在发生的正反物质湮灭反应。所以人们常识里的真空,并非真正的“真空”。当你尝试从空间移走所有的物质之后,里面仍旧始终会充溢着这样的涨落。在虚无中,有一种嘶嘶声,一种充满活力的舞蹈。因此,真空就不再是一无所有了,而绝对是一个充满物质反物质创造活动的地方。虚无其实是大量沸腾的虚粒子,出现和消失万亿次,只在眨眼之间。
真空涨落(Quantum Fluctuation)为其后的霍金辐射(Hawking Radiation)提供了理论支持。借由真空涨落产生粒子和反粒子组成的虚粒子对,在强烈的引力场下其中一个粒子会坠入黑洞,另一个会逃离,从而产生这种辐射。
此外,今天我们最好的理论告诉我们,当宇宙从真空中迸出时,他扩张的非常迅速。这意味着量子世界的规则,应该对整个宇宙的大尺度结构有贡献,这是整个科学中最深刻而美丽的思想。
这是一张图片,宇宙大爆炸后释放的第一道光芒,可以把它看作是万物的婴儿照。这张令人难以置信的图片是NASA的一个研究团队拍摄,由乔治·斯穆特教授(George Fitzgerald Smoot III)带领。在高敏感度的卫星帮助下,乔治·斯穆特和他的团队能够研究这幅胚胎宇宙的图像的详细程度令人惊叹。而当他们研究后,宇宙温度的细微变化被揭示出来。人们很快就发现,温度的微小差异实际上是由宇宙的量子真空留下的斑痕。这些由活跃的量子真空在万物诞生的第一时刻创建的不规则分布,意味着宇宙的物质还没有完全均匀地散播出去。相反,它形成了大量的团块,团块演变为星系和星系团,构成了今天的宇宙。量子物理学通过真空涨落提供了一个自然的机制,来了解早期宇宙的不规则性。比如说,一个像银河系这样有数十亿颗恒星的实体发端于一个小小的量子涨落。
在时间诞生之初宇宙从虚无中诞生,不仅创造了大量的物质,也创造了奇怪的东西,也就是保罗·狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)所预言的反物质。大爆炸产生了等量的物质和反物质。随着宇宙的逐渐冷却,物质和反物质几乎全部湮灭了,却并不彻底。对于每十亿个物质和反物质,会有极少数残留下。物质和反物质湮灭产生的辐射成为大爆炸的热量,也就是我们今天所看到的宇宙微波背景辐射。残留的物质构成了星系,恒星,行星和人类。所以我们只是时间开始刹那物质和反物质的一次巨大湮灭的残骸,一次难以想象的爆炸的残余物。
量子世界本身塑造了我们今天所看到的宇宙结构。物理理论把古怪的微观量子世界和无比宏伟的宇宙完美地衔接在一起,这是极其美妙愉快的体验。