科普 》 宇宙、地球和生命的進化：時間的1000個瞬間   》 第3節：二、時間零點(2)      林為民 Lin Weimin

　　我們不知道，也無法想象是哪一次、哪一個量子漲落最終影響了宇宙"奇點"的狀態，將它完全解放出來。但是我們知道，在140億年前的某一刻，奇點和它的虛無崩潰了，宇宙從虛無中創生了，簡單地說，宇宙"無中生有"了。
　　2．自組織
　　僅僅依靠量子漲落並不能形成奇點爆炸。量子漲落無時無刻不在進行，但是决定宇宙形成的那次量子漲落卻在恰當的時間趕上了恰當的自組織行為。可以說，是量子漲落和自組織這兩個我們僅僅發現不過百年的物理學規律，揭示了宇宙創生的秘密。
　　有一句很經典的描述自組織的話："亞平寧半島上一隻蝴蝶翅膀的扇動，可能導致遙遠太平洋深處的一場風暴。" 自組織最初研究的是簡單形態耗散結構的自組織現象。所謂簡單形態耗散結構，就是由大量相同或類似的組成粒子均勻分佈構成的係統，例如一團空氣、一瓶清水都可以認為是簡單形態耗散結構。
　　關於簡單形態耗散結構的自組織現象有一個著名的實驗，稱為"伯納對流花樣"。把盛於一平底容器中的液體從底部均勻加熱，溫度較小時沒有對流，熱量僅靠傳導方式傳遞。當溫度增加到某一特定值時，對流突然發生了，並形成很有規則的對流花樣。有趣的是，從上往下俯視時，這些花樣很多呈現規則的正六角形，這就是"伯納對流花樣"。在這種對流中，中心液體往上流，邊緣液體往下流，呈現一種很有規則秩序的動態結構。對流開始前是一種穩定態，溫度達到特定值時，原穩定態喪失穩定性，從而出現新條件下的新穩定態，這個失穩點叫作臨界點。從分子角度看，臨界點之前的穩定態相對於臨界點之後的穩定態是混亂無序的，在臨界點上發生有序程度的突變，這種突變是自發進行的，因此稱為自組織現象。
　　伯納實驗證明，自然界本身就有自我組織的能力。一個耗散結構，衹靠與環境交換物質和能量，並無誰來發號施令，係統就能自我組織和自我完善，進化成更加有序的新係統。
　　依靠自組織，宇宙從一片荒漠中開始形成。構成宇宙最初的基本粒子-光子、電子、輕子和由它們組成的原子-就在這一時刻開始出現。這些基本粒子再經過自組織形成構成宇宙最基本的那些元素。
　　但是這裏有一個問題，我們知道，物理學有一個最基本的原理"能量守恆定律"，這個原理告訴我們，沒有任何能量形式，包括物質形式（在物理學中，物質形式也是能量形式的一種存在方式）能夠憑空産生。能量衹能轉化，不能憑空産生。因此，物理學家預言，為了能量平衡，宇宙在創生之初，當能量出現時，一定有大小相同、性質相反的負能量出現。正能量出現多少，就一定存在多少負能量。同樣，能量構成物質基本粒子時，也一定有相對的負粒子出現。這就是說，每存在一個正電子，一定相對存在一個負電子，每存在一個正質子，一定存在一個相對的反質子，這些正負能量和正反粒子維持了能量守恆的神聖不可侵犯。



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【資料來源】內蒙古人民出版社
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第5節：二、時間零點(4)第6節：二、時間零點(5)第7節：三、物質形成(1)第8節：三、物質形成(2)
第9節：三、物質形成(3)第10節：三、物質形成(4)第11節：三、物質形成(5)第12節：三、物質形成(6)
第13節：三、物質形成(7)第14節：三、物質形成(8)第15節：三、物質形成(9)第16節：三、物質形成(10)
第17節：三、物質形成(11)第18節：一、恆星(1)第19節：一、恆星(2)第20節：一、恆星(3)
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