宇宙在人类诞生之后发生了哪些变化，对物理学有什么影响

病人最害怕的是，一种特效药突然失效。日常人最害怕的是，突然置身于一个陌生的环境。科学家最担心的是宇宙的规律会在时空中变化。

电子是带负电的亚原子粒子，它们决定了世界上几百万种化合物的存在形式。根据量子力学的观点：电子是物质的基本单位，电子没有结构。虽然科学家们已经研究电子很久了，但电子的确切半径还不知道。现在只能给出电子的库伦半径。

理论上，电子的体积是0。当然零体积的东西是没办法测量的。丁肇中教授曾经用把电子装到足够小的“口袋”里的方法来测量电子的直径。这种足够小的“口袋”叫做“势能陷阱”。

实验的结果显示：无论口袋做的多小，电子都能被放进去。

》在人类的测量范围里面，电子的体积没有下限的。

电子是1897年由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆森爵士发现的。1913年，美国物理学家罗伯特米利坎精确测量了电子的电荷。最新的研究表明，电子的电荷为160218×10-19库仑，质量为910939×10-31千克。

尼尔斯·玻尔、沃尔夫冈·泡利等人在20世纪20年代发现了电子在原子中分布的模式，电子排列在离原子核不同距离的地方，排列成称为壳层的能级。

》电子没有体积、没有结构，却具有功能，这本身是一件很神奇的事情。

原子核带有不同的质子数，质子数越多，电荷越大，对于电子的吸引力也就越大！最内层的电子距离原子核的距离也就越近。

这一点和万有引力很像，两者之间的吸引力也是和半径的平方成反比！

一个恒星系统缩小以后就会变成类似原子的结构。这不能不让我们思考宇宙之间的运动规律是否在大和小之间有某种简单转换。

最外层的电子数决定了原子的化学行为。如果一个原子与另一个原子结合形成一个分子，那么最外层的电子就从一个原子转移到另一个原子，或者在原子之间共享。

氢原子是最简单的原子。只有一个质子和一个围绕着质子旋转的电子。

》描述电子的参数有4个：主量子数，角量子数，磁量子数，以及自旋数。

不过这个自旋数是固定的，都是1/2。

电子是费米子的一种，费米子自旋数全部是半整数。

电子的这4个参数，我们可以用一个人来比喻，分别对应于一个人的容貌，身高，肤色，体重。

现在问大家一个问题：人的容貌、身高、肤色和体重可不可以分离的？

当然是不可能的，因为这几个属性都是附属于具体的人的身上的。

但是在电子的身上却不一样，这些属性是可以被分离的。科学家目前可以做到有条件分离电子身上的几个属性。

如果一觉睡醒来发现自己全身变得透明，人是不是感觉很惊悚？

但是在量子的世界就是如此！

这说明量子力学是唯象的，不是唯物的！

如果世界的本质是唯象的，那么历史是不是可以被任意涂抹？

这句话可以理解成量子力学诞生以前的世界，和量子力学诞生以后的世界是不一样的。很多人对这个解释有反感，但是实际上这个是量子力学的哥本哈根诠释：基本粒子在不被人类测量之前，是一种模糊的存在形式。

》电子的属性在被观测之前，是不存在的。

那么什么是一个观测？

如果说观测只是人类能够进行的话，那么问题就大了。宇宙的存在性从何而来？量子力学诞生不过100年。

而人类认为宇宙已经诞生了138亿年。如果说100年前宇宙不存在，那么古人是如何生活的。

唯一的合理解释就是，宇宙一直就被某种智慧操纵。

当然，这个观点是没有办法100%确定证实，但是有一些现象，与这个解释不矛盾。

为什么人类能够操纵的物质世界都会被限定在光速以内，但是我们在宇宙中可以发现一些超光速的现象。

》如果古代的光速和现代的光速有差别，可以证明宇宙运行的规律被改变过。

遥远的星光射到地球上，都是在宇宙中旅行了上亿年的时间，我们只要能够测量这些光的速度，就可以证明古代的光和现代的光到底有没有差别，不过可惜的是这些光的速度是没有办法直接确定的，然而我们可以用另外一种方法。

这种方法就是：研究原子光谱的谱线。

》原子光谱的谱线不连续，如同超市条形码。

当电子在原子核外轨道运行的时候，从不同的能级向另外的能级跳跃，就会吸收或者发射不同波长的光，这些不同波长的光之间有一条非常细的空白地段，会形成像超市里商品条形码那样的结构。

如果光速是不变的，这些谱线中间的空白带宽度就不会改变。

只要测量一下遥远星光的原子光谱，和地球上的原子光谱之间的差别，就可以确定古代的光速有没有改变。

澳大利亚科学家曾经测定过15亿年前外星原子光谱，发现谱线间距有1/10万的差别。

1/10万的差别，看起来很小。光速30万公里每秒，1/10万的差别就意味着3公里每秒的差距。

这个差距是不允许的。因为根据量子力学，只允许光速产生普朗克尺度的误差。

》科学家担心宇宙的规律会在时空中变化。

有些宇宙学理论，特别是那些属于“多元宇宙”理论范畴的理论，确实允许在不同空间区域的规律是不同的，尽管一般情况下只有在比我们所能观察到的要大得多的尺度上。一般说来，在这类理论中，真正意义上的隐性基本定律在任何地方都是一样的，但宇宙在不同地区的演化方式却是如此的不同。

也许真的存在热力学第二定律可以被逆转的“天堂”。

当宇宙从非常高的温度冷却下来时，它可能经历了各种各样的转变，或多或少类似于相变，其中最初的对称状态变成了不太对称的状态。在这些转变中，最终状态的产生可能有不同的方式，可能存在着完全不同种类的粒子。

宇宙中可能有不同的区域，在这些区域中，对称性的破坏会以不同的方式进行，在这种情况下，“明显的”定律在不同的区域会完全不同，但可能只有在比我们所能看到的大很多数量级的尺度上。

不管是东方还是西方，古代的人往往认为，神仙比我们正常人类的身材要高大的多，也许古人真的发现了什么秘密。

现代物理宇宙学一般认为宇宙起源于大爆炸，即约1373亿（±1%）年前由一个密度极大，温度极高的状态膨胀而来。对于大爆炸以前的宇宙，目前只有一些猜测性的理论。而最新的研究则认为宇宙年龄为156亿年，但是这个说法还未得到公认。对于大爆炸以后的宇宙，则可以用较成熟的理论加以描述。宇宙是由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。是一切空间和时间的综合。一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统，包括其间的所有物质、能量和事件。对于这一体系的整体解释构成了宇宙论。二十世纪以来，根据现代物理学和天文学，建立了关于宇宙的科学理论，称为宇宙学。根据相对论，信息的传播速度有限，因此在某些情况下，例如在发生宇宙爆炸的情况下，时空连续系统中我们将只能收到一小部分区域的信息，其他部分的信息将永远无法传播到我们的区域。可以被我们观测到的时空部分称为“可观测宇宙”、“可见宇宙”或“我们的宇宙”。应该强调的是，这是由于时空本身的结构造成的，与我们所用的观测设备没有关系。宇宙大约是由5%的普通物质，25%的暗物质和70%的暗能量构成。

天文学是一个广泛的概念。只要研究内容与地球外的事物有关，就都是天文学的研究内容。

天文学经过数千年的发展，研究内容越来越专，越来越细，于是就产生了许多分支。专门研究天体结构与演化规律的天文学学科，就是天体物理学。其中又分行星物理学、恒星物理学等。

而以物理学方法，把整个宇宙作为研究对象的天文学分支，就是宇宙物理学了。就是用物理学的方法，研究宇宙整体的产生、演化规律的天文学学科。

宇宙学是从整体的角度来研究宇宙的结构和演化的天文学分支学科。

在中国古代，关于宇宙的结构主要有三派学说，即盖天说、浑天说和宣夜说。盖天说认为大地是干坦的，天像一把伞覆盖着大地；浑天说认为天地具有球状结构，地在中心，天在周围；宣夜说则认为天是无限而空虚的，星辰就悬浮在空虚之中。

在古代希腊和罗马，从公元前六世纪到公元一世纪，关于宇宙的构造和本原有过许多学说。如毕达哥拉斯学派的中心火焰说(设想宇宙中心有一团大火焰)；赫拉克利特的日心说；柏拉图的正多面体宇宙结构模型等等。

进入中世纪后，宇宙学被纳入经院哲学体系，地心说占据正统的地位。十六世纪哥白尼倡导日心说。到十七世纪，牛顿开辟了以力学方法研究宇宙学的途径，建立了经典宇宙学。二十世纪以来，在大量的天文观测资料和现代物理学的基础上，产生了现代宇宙学。

从历史上看，随着时代的发展，作为宇宙学研究对象的天体系统，在深度和广度上不断扩展。古代自然哲学家所讨论的天文学的宇宙，不外乎大地和天空。哥白尼在《天体运行论》一书中说“太阳是宇宙的中心”，意味着宇宙实质上就是太阳系。

十八世纪天文学家引进“星系”一词，当时这个词在一定意义上说只不过是宇宙的同义语。二十世纪以来，天文观测的尺度大大扩展，达到上百亿年和上百亿光年的时空区域。现代宇宙学所研究的课题，就是现今观测直接或间接所及的整个天区的大尺度特征，即大尺度时空的性质、物质运动的形态和规律。

现代宇宙学包括密切联系的两个方面，即观测宇宙学和理论宇宙学。前者侧重于发现大尺度的观测特征，后者侧重于研究宇宙的运动学和动力学以及建立宇宙模型。

观测宇宙学已经发现，在目前观测所及的天区上，存在着一些大尺度的系统性特征，比如：河外天体谱线红移；微波背景辐射；星系的形态；天体时标；氦丰度等。

除了几个近距星系之外，河外天体谱线大都有红移，而且绝大多数是一致红移，即各种谱线的红移量是相等的。此外，在星系团尺度上，对于不同类型的星系，在各自的红移量与视星等之间、红移与星系角径之间存在着系统性的关系。它们反映着红移量与距离之间的规律。

在整个背景辐射中，微波波段比其他波段都强，谱型接近温度为3K的黑体辐射。微波背景辐射大致是各向同性的。这种辐射的小尺度起伏不超过千分之二。三：大尺度的起伏则更小一些。

河外星系的形态虽有多种，但绝大多数星系都可归纳为不多的几种类型，即椭圆星系、旋涡星系、棒旋星系、透镜型星系和不规则星系。而且，各种类型星系的物理特征，弥散范围不算太大。

从球状星团的赫罗图形状可以判断，较老的球状星团的年龄差不多都达到100亿年左右。按照同位素年代学计算，太阳系中某些重元素是在50亿到 100亿年前形成的，即最老天体的年龄都不超过200亿年。

在宇宙中，氢和氦是最丰富的元素，二者丰度之和约占99％。而且氢和氦的丰度比在许多不同的天体上均约为三比一左右。

这些大尺度上的现象，反映出大尺度天体系统具有特别的性质。它的结构、运动和演化并非小尺度天体系统的简单延长。现代宇宙学正是以研究这一系列大尺度上所固有的特征而与其他天文分支学科相区别的。

宇宙模型主要包括三方面的问题，即大尺度上天体系统的结构特征、运动形态和演化方式。关于大尺度上天体系统的结构，有两种不同的模型。一种是均匀模型，另一种是等级模型。前者认为在大尺度上天体分布基本上是均匀各向同性的，或者说，在大尺度上没有任何形式的中心，没有任何形式的特殊点，这种假定常常称为宇宙学原理。等级模型则认为在任何尺度上，物质分布都具有非均匀性，即天体分布是逐级成团的。

河外天体的系统性红移现象与大尺度的运动形态有密切关系。说明红移现象的各种理论，都要涉及这个问题。大致说来，这些理论分为两种类型：

第一种理论认为系统性红移是系统性运动的反映，各种膨胀宇宙模型都属于这一类。第二种理论认为红移现象不是系统性运动的结果，而是由另外的机制形成的。例如假定光子在传播过程中，能量慢慢衰减；或者假定红移是由天体本身结构不同而引起的，等等。

演化问题的探讨自从红移发现之后就开始了，但是大量的研究还是在微波背景辐射发现之后才进行的。根据微波背景辐射的黑体谱，可以用某个温度来标志大尺度天区的性质。问题是：背景辐射从何而来？这个温度是怎样变化的？温度变化对天体系统的状态有什么影响？这就是宇宙模型要回答的问题。

按照大尺度特征变化与否来区分，有稳恒态宇宙模型和演化态模型。前者认为大尺度上的物质分布和物理性质不随时间变化；后者则认为随着时间的推移基本特征有明显变化。

按照与温度有关的演化方式来区分，则有热模型和冷模型。前者主张温度是从高到低，后者主张温度是从低到高发展的。

按照物质组成来区分，有“正”物质模型和“正—反”物质模型。前者主张宇宙全由“正”物质组成，后者主张由等量的“正”物质和“反”物质组成。

在已有的各种宇宙模型中，以热大爆炸宇宙模型最有影响，因为与其他模型相比，它能说明的观测事实最多。

宇宙学理论概要（来源: 宇宙学 南丰公益书院 ）

宇宙学(或宇宙论) 译自英文之Cosmology，这个词源自于希腊文的κοσμολογία(cosmologia, κόσμος (cosmos) order + λογια (logia) discourse)。宇宙学是对宇宙整体的研究，并且延伸探讨至人类在宇宙中的地位。虽然宇宙学这个词是最近才有的，人们对宇宙的研究已经有很长的一段历史，牵涉到科学、哲学、esotericism以及宗教。

学科

在最近，物理学与天文物理学在目前所谓的物理宇宙学(藉由科学观察与实验来了解宇宙)的发展上扮演了核心的角色。这个学科专注在宇宙最为巨观且最早期的面向，一般被理解为由大爆炸起头，大爆炸指的是空间的膨胀，而宇宙被认为约於137亿年前由此膨胀产生。从宇宙剧烈的发生直至它的结束，科学家认为宇宙的整个历史是一个有秩序的、且在物理定律支配之下的进程。

物理宇宙学

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main article 物理宇宙学

弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规

大爆炸

The shape of the universe in big bang theory

宇宙背景辐射

Beyond the standard Big Bang model

Quasi 恒稳态理论

宇宙暴涨

宇宙的最终命运

宇宙的大尺度结构 - few 100 Mpc - a few percent of the horizon

星系的形成和演进

暗物质

暗能量

Topological defects

Cosmic variance

According to the proposed extreme circumstances during the first minutes of the universe's history, Big Bang cosmologists often co-operate with scientists from areas such as Particle physics

另类宇宙学

Main article: 非标准宇宙学

非标准宇宙学

电浆宇宙学

稳恒态宇宙学

哲学宇宙学

Presocratic philosophers

人择原理

宗教宇宙学

创造论

创造论的迷思

纸上谈兵，读音是zhǐ shàng tán bīng，是一个汉语成语，指在纸面上谈论打仗。比喻空谈理论，不能解决实际问题。也比喻空谈不能成为现实。 理论物理学家的理论一般是通过周密的计算得出的，简单的理论背后有详尽的计算过程，不能称之为纸上谈兵。

描述粒子在空间反演下变换性质的相乘性量子数引。记为P。它只有两个值＋1和－1。如果描述某一粒子的波函数在空间反演变换(r→－r)下改变符号，该粒子具有奇宇称(P＝－1)，如果波函数在空间反演下保持不变，该粒子具有偶宇称(P＝＋1)；n个粒子组成的系统的宇称等于这n个粒子宇称之积再乘以这n个粒子之间的n－1个轨道宇称之积；轨道角动量量子数为l时，其轨道宇称为(－1)。玻色子及其反粒子内禀宇称之积为＋1；费米子及其反粒子内禀宇称之积为－1。在强作用和由磁作用过程中宇称守恒，在弱作用过程中宇称不守恒。

黑洞与白洞都是根据最前沿的量子物理学、物理相对论、粒子物理学等理论，再结合物理学反物质与反能量假说，以太空观测信息为出发点，按照逻辑推理得出的一种宇宙物理学假说。大胆提出这种宇宙物理学假说，必须综合掌握广义物理学（包括化学、生物学、地理学、时空理论等等）的知识，这就必须是最新前沿科学大师级人物，最伟大的残疾人霍金就是这样一位天才，他在前人的基础上提出了相对合理完备的黑洞白洞理论假说。但实际上，对于黑洞白洞假说，提出者们包括霍金，都是彷徨的，不断的推测又不断否定，反反复复彷徨不定。由于无法通过试验或者实证说明这个假说是符合宇宙本原的，连支持白洞黑洞假说的反物质反能量都是没有确证的，甚至量子力学与相对论也处于一些新的理论缺陷。所以，尽管黑洞理论被传的非常火热，但是仍然是宇宙物理学假说。

哪些说黑洞与白洞理论是事实的人，实际上根本就是想当然的说话不犯罪。

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