科学家创造出137亿年前宇宙中的微小液滴，生命起源离不开它

“宇宙并非永恒存在，而是从虚无创生”的思想在西方文化中可以说是根深蒂固。虽然希腊哲学家曾经考虑过永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直坚持认为宇宙是上帝在过去某个特定时刻创造的。

浩瀚的宇宙充满了未知和神秘，千百年来，科学家一直在探寻宇宙是什么时候以及如何形成的。经过不懈地推演和验证，科学家们达成一致，即宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。近日，美国研究人员在地球上得到了大爆炸之际弥漫在宇宙中的“小液滴”，进一步揭示了宇宙、生命的诞生历程...

在宇宙大爆炸之前，宇宙内所有的物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积、温度极高、密度极大，瞬间产生巨大压力，随之发生大爆炸。这次大爆炸的反应原理被物理学家们归入量子物理领域进行深入研究。

科学家们确信，在宇宙大爆炸之际，宇宙中的所有物质都处于一种奇特的状态，即夸克-胶子等离子体（quark-gluon plasma）。这是一种奇怪的、具有极高能量的液态物质，是人类研究宇宙形成、演变过程的重要信息。

通常情况下，夸克由于受到强作用力而被子约束于原子核尺度内，自身无法独立存在。但现有一些理论假设认为，足够大的能量和温度应该能拆解质子和中子，并使夸克和胶子重新结合形成所谓“夸克—胶子等离子体”。“夸克—胶子等离子体”是与质子和中子不同的另一种新型物质形态。

为了在地球上获取夸克-胶子等离子体，科学家们通过地球上最强大的一台粒子加速器——位于美国纽约的布鲁克海文国家实验室（BNL）的大型对撞机（RHIC），重现了当年宇宙大爆炸的整个过程。令人惊喜的是，研究人员已经创造出了夸克-胶子等离子体的微量样本，发现了更多的宇宙的秘密。该研究结果发表在Nature Physics期刊上。

研究人员利用对撞机分别将质子和中子加速，并以极高的速度对撞、糅合在一起。在碰撞过程中，体系温度高达数万亿摄氏度，原本的质子、中子及亚原子粒子分裂成更基本的形态，即夸克-胶子等离子体。科学家发现，实验得到的夸克-胶子等离子体这种液态物质可以扩展形成三种不同的几何形状：圆形、椭圆形和三角形。

夸克-胶子等离子体往往被视为“完美的流体”。如果在没有外界复杂的机械干扰情况下观察其流动，你会惊奇地发现它可以几乎没有摩擦地在物体表面流动。这种特殊的性质也使得科学家对这种神奇的液体充满好奇与憧憬。研究人员表示，宇宙大爆炸之后的一段时间内，宇宙内充斥着这种液体的小微粒，它们能够像水一样的在宇宙中流动，这也可以解释宇宙的起源。

当年，宇宙大爆炸的发生使夸克-胶子等离子体四处溅射，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降。冷却后的夸克-胶子等离子体后来相继出现在宇宙各处，通过亿万年的演变，渐凝聚为星云，而星云又进一步形成各种星系、恒星乃至生命，最终形成今天我们看到的宇宙。

通过这次的实验，科学家们更清楚地了解到宇宙大爆炸后的一段时期夸克-胶子等离子体冷却并形成原子的过程。这不仅对于宇宙的形成有了一定的认识，对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过这样的过程诞生的，那么在浩瀚的宇宙中是否还有类似地球的星球存在，是否还有地外生命的存在呢？这是未来一段时间科学家们将要研究和发现的问题。

作者/朱张航宇

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