科學家創造出137億年前宇宙中的微小液滴，生命起源離不開它

「宇宙並非永恆存在，而是從虛無創生」的思想在西方文化中可以說是根深蒂固。雖然希臘哲學家曾經考慮過永恆宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直堅持認為宇宙是上帝在過去某個特定時刻創造的。

浩瀚的宇宙充滿了未知和神秘，千百年來，科學家一直在探尋宇宙是什麼時候以及如何形成的。經過不懈地推演和驗證，科學家們達成一致，即宇宙是由大約137億年前發生的一次大爆炸形成的。近日，美國研究人員在地球上得到了大爆炸之際瀰漫在宇宙中的「小液滴」，進一步揭示了宇宙、生命的誕生歷程...

在宇宙大爆炸之前，宇宙內所有的物質和能量都聚集到了一起，並濃縮成很小的體積、溫度極高、密度極大，瞬間產生巨大壓力，隨之發生大爆炸。這次大爆炸的反應原理被物理學家們歸入量子物理領域進行深入研究。

科學家們確信，在宇宙大爆炸之際，宇宙中的所有物質都處於一種奇特的狀態，即夸克-膠子等離子體（quark-gluon plasma）。這是一種奇怪的、具有極高能量的液態物質，是人類研究宇宙形成、演變過程的重要信息。

通常情況下，夸克由於受到強作用力而被子約束於原子核尺度內，自身無法獨立存在。但現有一些理論假設認為，足夠大的能量和溫度應該能拆解質子和中子，並使夸克和膠子重新結合形成所謂「夸克—膠子等離子體」。「夸克—膠子等離子體」是與質子和中子不同的另一種新型物質形態。

為了在地球上獲取夸克-膠子等離子體，科學家們通過地球上最強大的一台粒子加速器——位於美國紐約的布魯克海文國家實驗室（BNL）的大型對撞機（RHIC），重現了當年宇宙大爆炸的整個過程。令人驚喜的是，研究人員已經創造出了夸克-膠子等離子體的微量樣本，發現了更多的宇宙的秘密。該研究結果發表在Nature Physics期刊上。

研究人員利用對撞機分別將質子和中子加速，並以極高的速度對撞、糅合在一起。在碰撞過程中，體系溫度高達數萬億攝氏度，原本的質子、中子及亞原子粒子分裂成更基本的形態，即夸克-膠子等離子體。科學家發現，實驗得到的夸克-膠子等離子體這種液態物質可以擴展形成三種不同的幾何形狀：圓形、橢圓形和三角形。

夸克-膠子等離子體往往被視為「完美的流體」。如果在沒有外界複雜的機械干擾情況下觀察其流動，你會驚奇地發現它可以幾乎沒有摩擦地在物體表面流動。這種特殊的性質也使得科學家對這種神奇的液體充滿好奇與憧憬。研究人員表示，宇宙大爆炸之後的一段時間內，宇宙內充斥著這種液體的小微粒，它們能夠像水一樣的在宇宙中流動，這也可以解釋宇宙的起源。

當年，宇宙大爆炸的發生使夸克-膠子等離子體四處濺射，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應下降。冷卻後的夸克-膠子等離子體後來相繼出現在宇宙各處，通過億萬年的演變，漸凝聚為星雲，而星雲又進一步形成各種星系、恆星乃至生命，最終形成今天我們看到的宇宙。

通過這次的實驗，科學家們更清楚地了解到宇宙大爆炸後的一段時期夸克-膠子等離子體冷卻並形成原子的過程。這不僅對於宇宙的形成有了一定的認識，對地球以及生物的起源也有了更深刻的了解。

既然地球以及地球上的生物是通過這樣的過程誕生的，那麼在浩瀚的宇宙中是否還有類似地球的星球存在，是否還有地外生命的存在呢？這是未來一段時間科學家們將要研究和發現的問題。

作者/朱張航宇

參考文獻：Creation of quark–gluon plasma droplets with three distinct geometries, Nature Physics, 10 December 2018

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