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1、太阳是怎样来的
太阳是怎样来的
无中生有的宇宙 04 无中生有，都是“空无”惹的祸
前进一步，又后退两步，这似乎就是我们在试图理解和准确描述宇宙时所要面对的现shí。虽然根据观测结果我们最终确定了宇宙的曲率，也在这一过程中证实了长久以来的理论猜测，但是，即使已知宇宙中存在的物质质量是质子和中子质量的10倍，加上宇宙中存在大量的暗物质，占了构成平直宇宙所需质量的30%，这些已知的物质却仍然远不足以提供构成平直宇宙所需的能量。对宇宙几何形态的直接测量，以及后续对平直宇宙的确定，意味着宇宙的总能量中有70%仍然未被发现。这些能量jì不在星系甚至是星系团内部，也不在它们的周围。
然而，这一切并没有给人们带来过多的震撼。因为在测量宇宙的曲率，以及测定星系团中物质的总量（如第2章所述）之前，已经有迹象表明当时传统理论所预言的宇宙图景，即宇宙在空间上是平直的并且包含有足够（我们已知的3倍）的暗物质这一描述，与观测结果是不一致的。早在1995年，我和来自芝加哥大学的同事迈克尔·特纳（Michael Turner）共同发表过一篇与主流观点不合的文章，其中就指出过这种传统的宇宙图景不可能是正确的。我们认为，唯一能够将平直宇宙（我们当时的理论偏好）与对星系成团性及其内部动力学的推测结果统一起来的解释就是，yǔ宙本身极为奇特。这个奇特的宇宙曾出现在爱因斯坦于1917年提出的那个疯狂的想法中。当时，爱因斯坦提出这个想法是为了解决理论预测与他认知中的静态宇宙之间明显的矛盾，然而后来他自己推翻了这个想法。
在我的印象中，我们发表这篇文章的初衷主要是指出当时普遍的认知中存在的一些错误，而非提出一个最终的解决方案。我们提出的观点在当时显然是太过疯狂且令人难以置信的。因此，当我们在3年后发现这个非主流的观点竟然恰好正确的时候，可能没有人比我们自己更惊讶！
让我们回到1917年。那时爱因斯坦提出了广义相对论，并且用这套理论成功解释了水星近日点的进动，为此他高兴到发生了心悸。但是他也不得不面duì一个事实，那就是他的这套理论无法解释静态宇宙，也就是当时他心中宇宙该有的样子。
如果那时他更有信心和勇气，他或许就会预言宇宙并不是静止的。然而他没有。相反，他认为可以对自己的理论做一个小小的修改，而且这个修改与他最初用于推导广义相对论的数学推理完全一致。经过这次修改，一个静态的宇宙似乎成为可能。
爱因斯坦的广义相对论方程虽然细节很复杂，但总体结构相当简洁。方程的左边描述了宇宙的曲率和作用yú物质与辐射之上的引力强度。它们都取决于方程右边的参数。这些参数反映了宇宙中各种能量和物质的总密度。
爱因斯坦发现，可以在方程的左边加入一个额外的很小的常数项，用于表征物体之间随着距离增加而减小的引力之外，存在于整个空间中的一个额外的微小且恒定的斥力。如果这个斥力足够小，那么tā在rén类甚至太阳xì的尺度上就可能是检测不到的，但它又能保证在这样的尺度上牛顿的引力定律仍能完美适用。爱因斯坦解释说，假如zhè个斥力在所有的空间都是不变的，那么即使它很小，当它作用在银河系的尺度上时，就足以抵消遥远的天体之间存在的引力。他据此推断有可能正是这个原因导致了在大尺度上宇宙是静态的这个事shí。
爱因斯坦把方程中这个额外的项称为宇宙项。由于它仅仅是方程中一个额外的常数，因此人们现在通常将其称为宇宙常数。
当爱因斯坦发现宇宙实际上正在膨胀的时候，他立刻就删除了方程中这一额外的项。据说，他把自己在方程式中添加这一项的决定视为一生中最大的错误。
但是要把这个额外的项去掉绝非易事，就像我们很难把牙膏挤出来之后再放回管子lǐ。现在我们对宇宙常数已经有了一个完全不同的认识，所以即使爱因斯坦当初没有加入这一额外的项，在其后的日子里也会有其他人这样做。
将爱因斯坦添加的宇宙项从方程左边移到右边，这对于数学家来说是一小步，但对物理学家而yán则是一个巨大的飞跃。尽管从数学上看这样做无足轻重，但是一旦将这一项移到右边，也就是将其移到代表宇宙中所有能量的这一边，它的物理意义就完全不同了，它代表了宇宙总能量新的组成部分。但这个部分究竟是什么呢？
答案是，空无。
空无，并不是说什么都没有，而是一种特殊的存在。这里的“空无”，指的就是我们通常所说的真空。也就是说，如果我选定一个区域，把里面所有东西，包括尘土、气体、人，甚至穿过其间的辐射，也就是将这个区域里一切的一切，都取走，如果此时这个区域里还剩下些什me，那就是对应于爱因斯坦所定义的宇宙常数的存在。
这一切使得爱因斯坦定义的宇宙常数看起来更加古怪了！任何一个四年级的学生都能回答你什么都没有的空间里没有能量，即使他们还不知道能量是什么。
这是因为，大多数四年级学生没有学习过量子力学，也没有学习过相对论。当我们把爱因斯坦的狭义相对论和量子宇宙结合到一起时，这种“真空”就变得更jiā奇怪了。它的特性太过离奇，以至于首先发现和分析这种新特性的物理学家也很难相信它真的存在于现实世界中。
第一个成功地将相对论和量子力学相结合的人是聪明干练的英国理论物理学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）。他在量子力学理论的发展中发挥了主导作用。
量子力学是在1912年至1927年发展起来的，主要借由几位科学家的杰出贡献，其中的代表人物是丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr），还有年轻聪慧的奥地利物理学家埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger），以及德国物理学家维纳·海森堡（Werner Heisenberg）。量子世界最初由玻尔提chū，薛定谔和海森堡在数学上进行了修正，它挑战了以往人们凭经验获得的常识和所有建立于人类chǐ度上的观念。玻尔最先提出，原子中的电子绕着原子核运动，就像行星绕着太阳运动一样。他证明了原子光谱（不同元素发射光的频率）的规律只能解释为由于某种原因，电子被限制在一系列对应着固定的“量子能级”的稳定轨道中旋转，ér不能自由地向原子核旋进。通过吸收或发射频率离散的光，或者说光量子，电子就可以在不同能级间移动。这种光量子正是1905年马克斯·普朗克（Max Planck）首次提出的量子。量子的提出是为了解释高温物体产生的辐射。
然而，玻尔提出的“量子化规则”看上去就像生搬硬套的，缺少强有力的理论作为支撑。20世纪20年代，薛定谔和海森堡分别证明，“量子化规则”可以从第一性原理中tuī导得到，但前提是电子所遵循的动力学规则与像棒球这样的宏观物体所遵循的动力学规则不同。电子可以表现得既像波又像粒子，可以在空间中扩散，由此，薛定谔给出了电子的“波函数”。此外，对电子属性的测量仅产生概率上的测定结果，且不同属性的各种组合在同一shí间并不能被精确测量，由此，海森堡提出了“不确定性原理”。
狄拉克证明，海森bǎo所提出的描述量子系统的数学模型（海森堡因为这一发现获得了1932年的诺贝尔奖）可以通过与传统宏观物体动力学中那些众所周知的定律仔细类比推导出来。后来，他还证明了薛定谔提出的“波动力学”的数学表达式也可以如此推导出来，并且在形式上等同于海森堡方程式。但是，狄拉克也知道，玻尔、海森堡和薛定谔的量子力学虽然非同凡响，却仅适用于特定的系统。这些系统本身就是通过类比适用牛顿定律的经典物理系统建立的，而不是以爱因斯坦的相对论作为基础。
狄拉克喜欢用数学而不是图像来思考。当他将致力于让量子力学和爱因斯坦的相对论统一起来时，他便开始尝试使用各种不同形式的方程。其中就包括复zá的多组分数学系统。这类系统是描述电子“自旋”这一现象的前提之一。自旋，指的是电子会像小陀螺一样旋转并因此具有角动量的现象。在这个过程中，它们会绕任意轴以顺时针或逆时针旋转。
1929年，他终于成功了。薛定谔方程可以优美、准确地描述电子以比光慢得多的速度运动时的行为。狄拉克发现，如果将薛定谔方程修改为更复杂的矩阵形式，就可以同时描述四个不同却又耦合在一起的方程，也就可以将量子力学和相对论统一起来，进而原则上就kě以进一步描述那些包含高速运动电子的系统的行为。
然而这带来了一个新问题。狄拉克建立这个方程的初衷是描述电子与电场和磁场相互作用时的行为。但是他的方程中似乎还需要补充一种新的粒子。这种粒子的行为就像电子一样，却具有和电子相反的电荷。
当时，自然界中只有一种已知的基本粒子有着与电子相反的电荷，那就是质子。但除了这个特征以外，质子和电子完全不同。从质量上看，质子就比电子大了2 000倍！
狄拉克感到十分困惑。在绝望之中，他提出，这种新的粒子实际上就是质子，但是出于某种原因，当质子在空间中移动时，它们之间的相互作用会使它们表现得比实际更重。但没过多长时间，包括海森堡在内的其他科学家就证明了这个提议并不成立。
大自然很快就挺身而出。在狄拉克提出他的方程不到两年之后，他就放弃了之前的想法并选择接受自己的理论的正确性，认为这种新粒子是必然存在的。一年之后，那些观测并研究不断轰击地球的宇zhòu射线的实验者就发现了这种新粒子存在的证据。这种新粒子与电子几乎一模一样，却具有相反的电荷。它们被称为正电子。
事实证明狄拉克的理论是正确的，但是他也承认之前对自己的理lùn缺乏自信。后来他曾说，还是他的方程更聪明！
现在我们称正电子是电子的“反粒子”，因为事实证明狄拉克的理论在自然界中普遍适用。需要电子存在对应反粒子的物理模型要求自然界中几乎每一种基本粒子都要有duì应的反粒子存在。例如质子和反质子。即使是中性粒子，如中子，也有对应的反粒子。当粒子和fǎn粒子相遇时，它们将湮灭，转化为纯粹的辐射。
尽管这些听起来就像是科幻小说，并且反物质也确实在《星际迷航》这部科幻作品中起着重要作用，世界各地的大型粒子加速器还是一直在创造反粒子。因为反粒子具有与粒子相同的性质，所以反物质世界中shì物的行为模式yǔ物质世界相同。在反物质世界的反月亮下面，反情侣也会坐在反汽车里谈情说爱。我们所在的宇宙之所以是由物质组成，而不是反物质或者同样多的正反物质组成，可能仅仅是个意外。稍后我们将会讨论导致这个意外的更深刻的原因。
反粒子的存在使我们可观察的世界更为有趣，但同时也使真空的概念更加复杂。
对于为什么相对论需yào反粒子的存在，传奇物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）率先给出了一种直观de解释，并图形化地说明了真空为什么并不是kōng的。
费曼认识到，相对论告诉我们，以不同速度移动的观测者在测量距离和时间等参数时会得到不同的结果。例如对于移动得很快的物体，时间会减慢。如果物体可以移动得比光速更快，那么它们将能回到过去。而这也正是光速通常被认为是宇宙极限速度的原因之一。
量子力学中存在着一个最基础的原理，即海森堡不确定性原理。正如前文所述，这个原理指出，在同一时刻，对于一个给定系统，它的某对参数，如位置和速度，其精确值是无法被同时测定的。或者说，如果仅在固定的、有限的时间间隔内测量给定系统，测量者是无法精确测定其总能量的。
这就意味着，如果给你一段很短的时间，短到你无法在其间精确测量粒子的速度，那么量子力学就允许这样一种可能性出现：这个系统内粒子的运动速度似乎比光速还快！如果它们的运动速度可以超过光速，爱因斯坦告诉我们，它们看上去必定像是在nì着时间移动！
勇敢的费曼认真地考虑了这个明显荒谬的可能性，并探讨了这种可能性会带来的影响。他画了一张电子移动的图，如图4-1所示。电子在移动过程的中间部分会时而加速到chāo过光速。
图4-1费曼绘制的电子移动图
费曼认识到，在这zhǒng情况下相对论告诉我们，另一个观察者的测量结果可能会如图4-2所示。电子先是会随着时间向前，然后逆着时间向后运动，然后再次向前移动。
图4-2另一个观察者的测量结果
然而，逆着时间运动的负diàn荷在数学上就等于顺着时间向前的正电荷。因此，相对论要求有与电子质量相同，其他性质也相同的带正电荷的粒子存在。
在这种情况下，人们可以重新解释费曼的第二幅图：一个电子在空间中移动，然后在空间的另一个diǎn，一个正diàn子-电子对从真空中被创造出来，再后来正电子与第一个电子相遇并发生湮灭。最后，剩下的那个单独的电子又继续向前移动（见图4-3）。
图4-3重新解释费曼的第二幅图
如果你觉得这个解释还算合理，那么请继续考虑以下几点：在一段时间内，虽然一开始只有一个粒子，并且最后也只剩一个粒子，但在其中一段很短的时间内会有3个粒子同时存在（见图4-4）。
图4-43个粒子同shí存zài
在中间那个短暂的时期，至少存在一个瞬间，有新的东西无中生有！费曼在他1949年发表的《正电子论》中用一个有趣的比喻精辟地描述了这个明显的悖论。
这就像低空飞行的轰炸机里的一个炮兵，他正从投弹瞄准器中盯着一条马路。这时，他突然看到了三条路，但当其中两条路汇聚到一起又再次消失时，他才意识到他只是掠过了刚才那条lù上一段往复的“之”字形路段。
只要这个“‘之’字形路段”出现的时间很短，短到我们无法在此期间直接测量所有的粒子，那么量子力学和相对论不仅允许这种荒诞的情况存在，而且要求它必须存在。在极短的时间尺度上chū现又消失，并且无法被测量的那些粒子称为虚粒子。
在真空里创造出一整套无法测量的新粒子，这就仿佛是在讨论针尖上能站几个天使这样的玄学。如果这些粒子没有其他可测量的效应，那么这个想法就毫无用处。尽管这些粒子无法直接观测，它们所产生的间接影响却造就了我们今天所居住的这个宇宙的大bù分特征。不仅如此，这些粒子产生的影响还可以被无比精确地计算出来。
这里以氢原子系统为例。玻尔为解释这个系统拓展了他的量子理论，后来薛定谔也曾试图用他那个著名的方程来描述这个系统。量子力学的měi妙之处zài于，它可以解释氢气被加热时发出光线的特定颜色。这套理论认为围绕质子运动的电子只能存在于离散的能级shàng，并且当它们在不同能级之间跃迁时只能吸收huò发射一系列固定频率的光。薛定谔方程还可以用来计算和预测相应的频率，得到近乎完全正确的结果。
但是，并不完全正确。
当人们对氢的光谱进行更仔细的观测时，人们发现它比之前估计的更为复杂。在之前观测到的能级之间，人们看到了能级的进一步细分，即光谱的“精细结构”。自玻尔时代以来，这种细分就是已知的。人们曾经怀疑这种能级的细分可能和相对论有关。然而，在整个围绕相对论的理论体系建立起来之前，没有人能证实这种猜测。令人高兴的是，狄拉克的方程比薛定谔方程更成功地改进了理论的预测结果，从理lùn上计算出了实际观测到的光谱结构，其中就包括了光谱的精细结构。
到目前为止，一切看上去都很完美。但是1947年4月，美国实验者威利斯·兰姆（Willis Lamb）和他的学生罗伯特·雷瑟福dé（Robert C. Retherford）进行的一次实验却使情况发生了转折。起初他们的实验显得完全没有具体的科学目标。实验的起因是他们发现自己的实验室具有精确测量氢原子能级结构的技术条件，其测量精度可以达到一亿分之一。
那为什么他们还要去测这个？这是因为，每当实验者发现一种新的方法可以把之前可能达dào的测量精度大大提高时，他们往往就会产生足够的实验动机。quán新的世界往往会在这个过程中被揭示出来，就像1676年荷兰科学家安东尼·菲利普斯·范·列文虎克（Antonie Philips van Leeuwenhoek）第一次用显微镜盯着一滴看上去什么都没有的水滴却发现里面充满着微生物一样。对于氢原子能级的精细测量而言，这两位实验者的动机相对更明确。这是因为在兰姆进行这次实验之前，所有实验都无法达到验证狄拉克的预测所需要的精度。
狄拉克方程所给出的预测在大致结构上与观测结果一致，但是兰姆想要回答的关键问题是这个预测在细节上的tuī论是否也足够准确。这个实验是能够验证这套理论的唯一途径。当兰姆验证这一理论时，理lùn似乎给出了错误的答案，其与实验结果的差别大约在一千万分之一，高于他所使用的测量设备的探测灵敏度。
理论与实验之间这么微小的差别看起来无关紧要。但是狄拉克理论的预测结果是明确的，实验的观测结果也是明确的，然而它们却不一样。
在接下来的几年中，物理学界那些顶尖的理论家们都转去研究这个问题，试图找到产生这个差别的原因。在他们不断的努力之下，问题有了答案。当尘埃luò定的时候，人们意识到狄拉克方程实际上精准地给出了正确答案，但前提是必须把虚粒子的影响考虑进来。以下一系列图片有助于理解这一点。氢原子在化学书籍中通常是这样画的：质子在中心，电子围绕它运动，并在不同的能级之间跃迁，如图4-5所示。
图4-5化学书籍中氢原子的画法
然而，一旦我们允许电子-正电子对可以自发dì从真空中突然出现并存在一段时间，然后再发生湮灭，那么在任意一段极短的时间内，氢原子其实看起来就如tú4-6所示。在图4-6的右边，我画了一对这样的正负电子，它们将zài图的上方湮灭。虚电子因为带负电荷，倾向于更靠近质子，而正电子则会待在较远的地方。从这张图中就可以清楚地看出，氢原子中实际电荷的分布在任何时刻都不是简单地用单个电子和质子就能描述的。
图4-6一段极短时间内的氢原子
值得注意的是，通过费曼和其他科学家的勤奋研究，物理学家们现在已经学会了利yòng狄拉克方程对所有可能间歇存在于氢原子附近的虚粒zi对氢原子光谱造成的影响进行高精度的计算，并由此得到了最完美、最准确的科学预测。相较之下，所有其他的科学预测都黯然失色。在tiān文学方面，宇宙微波背景辐射的最新观测结果与理论预测进行比较时，精度可以达到十万fēn之一左右。这样的精度已经令人叹为观止。然而，使用狄拉克方程并考虑虚粒子的存在，可以计算出原子参数的值，将其与观测值进行比较，两者在十亿分之一甚至更高量级的精度上都能保持惊人的一致性！
因此，虚lì子的确存在。
虚粒子为原子物理带来了惊人的精确度，而在另一个地方它同样发挥着关键作用，且它与běn书的核心问题更是密切相关。虚粒子和人类身体大部分的质量以及在宇宙中一切可见的东西都有关系。
20世纪70年代，人们在对物质基本构成的探索中取得的巨大成就之一是发现了可以准确描述夸克之间相互作用的理论。夸克是组成质子和中子的粒子。质子和中子构成了物质的主体，你和你所能看到的一切都是由它们构成的。与这套理论相关的数学非常复杂，甚至在这一理论提出几十年后，计算技术才发展到能够处理它的水平。对于夸克之间强相互作用力变得míng显的区域更是如此，人们花费了巨大的财力物力，建造了可以同时利用数万个独立处理器进行并行计算的复杂计算机阵列，目的就是研究质子和中子的基本属性。
基于上述工zuò，我们现在对质子的内部情况已经有了较深入的了解。那里可能有3个夸克，但除此之外还有很多别的东西。特别是虚粒子，它们总会不时出现，反映出传递夸克之间强相互作用力的粒子和场。图4-7反映了质子内部的样子。当然，这不是一张真正的照片，而是一种艺术化的呈现。它用数字方法实现了数据可视化，展示了控制着夸克以及束缚它们的场的动力学特征。其中那些奇异的形状hé不同的阴影所反映的是当虚粒子自发地突然出现又消失的时hòu，它们彼此之间的相互作用以及它们与质子中的夸克相互作用的场的强度。
图4-7质子内部的艺术化呈现
质子中会不时地大量充斥着这些虚lì子。当我们试图估算它们可能对质子的质量有多大贡献时，我们发现夸克本身的质量很小，而由这些虚粒子创造出的场却贡献了质子静止能量中的一大部分，因此它们也就构成了质子静止质量中的一大部分。对于中子来说也是如此。而你又是由质子和中子构成的，所以对于你来说也是如此！
如果可以计算出虚粒子对原zi内部及其周围空间的影响，并且可以计算出虚粒子对质子内部空间的影响，那么我们不就能计算出虚lì子对真空的影响了吗？
然而，这个计算过程远比想象的更困难。这是因为当我们计算虚粒子对原子或质子质量的影响时，我们实际上计算的是包含了虚粒子的原子或质子的总能量和xū粒子在没有原子或质子存在的情况下，即在真空中贡献的总能量，然后将这两个shù字相减，以研究虚粒子对原子或质子de净影响。我们这样做的原因是当试图求解对应的方程时，这两种能量中的每一种在形式上都是无穷大的。但当我们将这两个量相减时，最终可以得到一个有限的差值，更重要的shì，这个结果和测量值精确吻合！
然而，当我们想要计算虚粒子对真空的单独影响时，却没有可以相减的值，所以得到的答案是无穷大。
但对物理学家而言，无穷大并不是一个令人满意的结果，因此我们需要尽可能地避免它的出现。显然，就这个问tí而言，真空或者其他任何事物的能量从物理上来说不应该是无穷大的，所以我们必须找到一种计算方法，算出一个有限的值。
产生无穷大的原因很容易解释。当wǒ们考虑可能出现的所有虚粒子时，海森堡不确定性原理指出测量系统能量的不确定度与观测时间的长度成反比，这就意味着空间中可以有携带更多能量的粒子自发地从无到有地出现，只要它们在短时间内消失即可。因此，原则上只要它们在近乎无限短的时间内消失，这些粒子就可以携带近乎无穷大的néng量。
然而，我们所能理解的物理定律只适用于距离和时间大于某一特定值的情kuàng。在特定值以下的尺度，要理解引力及其与时空的关联效应则必须要考虑量子力学的影响。在拥有“量子引力”理论之前，对特定值以下尺度的推断都不可信。
如果与量子引力相关的新理论将能够以某种方式xiāo除存在时间比所谓de“普朗克时间”更短的虚粒子的影响，那么我们再考虑虚粒子的能量累积效应时，就可以只考虑那些néng量小于等于这个阈值的虚粒子，从而估算由虚粒子贡献给真空的能量，且这个能量值是有限的。
但问题接踵而至。这个估算值竟然是宇宙中所有已知物质，包括暗物质所携带的能量的大约1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000倍！
如果说考虑了虚粒子之后进行的对原子néng级间隔的计算是物理学中最完美的一个，那么这个对于真空能量的估算无疑是最糟糕的一个！因为它高出宇宙中所有其他物质的能量总和120个量级。如果真空能量以及它所对应的宇宙常数真有这么大的话，那么其中包含的斥力将大到能将今天的地球炸毁。更可怕的是，即便在宇宙早期这个斥力也大到能让如今宇宙中所有的东西都在大爆炸后半秒内分崩离析。也就是说宇宙中将没有任何结构，没有恒星和行星，当然也不会有人类。
这个问题，被科学家们恰如其分地称为“宇宙常数问题”。它在我读研究生之前就一直存在。大约1967年，俄罗斯宇宙学家雅科夫·泽尔多维奇（Yakov Zel\\\’dovich）首次明确提出了这个问题，但直到现在也没有解决。也许，它是当今物理学中有待解决的一个最重要的基本问题。
尽管这个问题已经悬置了40多年，理论物理xué家却知道答案应该是什么。就像四年级的学生会猜测真空能量必然为零，物理学家也觉得，当终极理论最终出现时，它必然会解释如何消除虚粒子所带来的影响，以及如何ràng真空能量恰好为零，或者说，解释真空是怎么空的。
我们自诩有着比四年级学生更好的推理能力，因此我们显然知道要将真空能量的大小从简单估计所得的庞大的数值减小到符合观测结果允许的上限。这就需要以某种方式从一个非常大的正数中减去另一个非常大的正数，使其相互抵消到小数点后120位，然后在小数点后第121位留下非零值！但是，如何才能将两个极大的数抵消得如此精确，并留下微乎其微的结果，这在科学上还没有先lì。
不过零是很容易产生的数字。自然界的对称性经常允许我们证明，一次计算中的两个项数值相等符号相fǎn，正好完全抵消，什么都没剩下，或者说只剩下空无。
因此，理论家们又可以高枕无忧了。虽然我们还不知道如何求解，但正确答案已经放在那里了。
然而，大自然有不同的想法。
太阳的由来 太阳是怎么来的
1、在群星之间,并不是空无一物,而是布满了物质,是气体,尘埃或两者的混合物。其中一种低温,不发光的星际尘云,相信是形成恒星的基本材料。 2、这些黑暗的星际尘云温度很dī,约为摄氏-260至-160之间。天文学家发现这类物质如果没有什麼外力的话,这些星际尘yún就如天上的云朵,在太空中天长地久的飘著。但是如果有些事情发生,例如邻近有颗超新星爆炸,产生的zhèn波通过星际尘云时,会把它压缩,而使星际尘云的密度增加到可以kào本身的重力持续收缩。这种靠本身重力使体积越缩越小的过程,称为”重力溃缩”。也有一些其他的外力,如银河间的磁力或尘云间的碰撞,也可能使星际云产生重力溃缩。 3、大约在五十亿年前,一个称为”原始太阳星云”的星际尘云,开始重力溃缩.tǐ积越缩越小,核心的温度也越来越高,密度也越来越大。当体积缩小百万倍后,成为一颗原始恒星,核心区域温度也升高而趋近於摄氏一千万度左右。当这个原始恒星或胎星的核心区域温度gāo逹一千万度时,触发了氢融合反应时,也就是qīng弹爆炸的反应。此时,一颗叫太阳的恒星便诞生了。 4、经过一连串的核反应,会消耗掉四个氢核,形成一个氦核,而损失了一点点的质量。依据爱因斯坦质量和能量互换的方程式E=MC^2,损失的质量转化为光和热辐射出去,经过一路的碰撞,吸收再发射的过程,最后光和热传到太阳表面,再辐射到太空中一去不返,这也就是我们所看到的太阳辐射。当太阳中心区域氢融合反应产生的能量传到表面时,大部份以可见光的形式辐射到太空。 5、在五十忆年前刚形成的太阳并不稳定,体积缩胀不定。收缩的重力遭到热膨胀压力的阻挡,有时热膨胀力扬头,超过了重力,恒星大气因此膨胀。但是一膨胀,温度就跟著下降。膨胀过头,导致温度过低,使热膨胀压力挡不住重力,则恒星大气开始收缩。同样的,一收缩,温度就跟著上升,收缩过头,导致温度过高,又使热膨胀压力超过重力, héng星大气又开始膨胀。 6、这种膨胀,收缩的过程反覆发生,加上周围还笼罩在云气中,因此亮度变化很不规则.但是胀缩的程度慢慢缩小,最后热膨胀力和收缩力达到平衡,进入稳定期.此时,太阳是一颗黄色的恒星,差不多就像我们现在看到的一样。 7、太阳进入稳定期后,相当稳定的发出光和热,可以chí续一百亿年之久。这期间占太yáng一生中的90%,天文学家特称为”主序星”时期。太阳成为一颗黄色主序星,至今己有五十亿年,再过五十亿年,太阳度过一生的黄金岁月后,将进入晚年。有足够长的稳定期,对行星上的生命发生非常重要。以地球的经验来说,地球太约和太阳同时形成,将近十亿年后才出现生命,经guò四十多亿年后,才发展出高等智慧的生物.因此,天文学家要找外星生命,只对生存期超过四十亿的恒星有兴趣。
以上就是关于太阳是怎么来,太阳是怎样来的呢的知识，后面我们会继续为大家整理关于太阳是怎样来的的知识，希望能够帮助到大家！
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