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第1章 看看宇宙大爆炸（第7页）

其三，孕育真空态——填充宇宙初始“空白”

。

精准定义真空状态上，在已构建好的时空框架基础上，从数学层面严格界定一种初始的、看似“空无一物”

的状态，即真空态。

具体而言，规定在时空的每个点上，物质密度、能量密度等关键物理量的值均为零。

不过要注意，从量子场论的深度视角来看，这种看似纯粹的真空态并非如此简单，后续还需深入探究其中蕴含的微妙机制。

引入量子场架构方面，基于量子场论这一深邃且强大的理论框架，有条不紊地在时空之上引入多种量子场，像电子场、光子场、希格斯场等诸多类型，它们本质上被定义为时空上的算符值函数。

每种量子场都有独特的数学特性和物理内涵，并且要严格满足一系列特定的量子力学规则，比如对易关系、反对易关系等，这些规则就如同无形的指挥棒，精准调控量子场及其相关粒子的行为模式，在微观层面为宇宙物理现象奠定基础。

催生零点能现象时，尽管初始定义里真空态下某些关键物理量的密度设为零，但因量子场的存在，引出了极为重要的零点能概念。

具体说，每个量子场的最低能量状态并非真正为零，而是存在一个非零值，这就是零点能。

意味着即便在看似毫无物质与能量的真空态中，实际也蕴藏着潜在能量，这种能量在特定条件下会引发一系列微妙复杂的物理现象，为宇宙后续演化埋下伏笔。

其四，催生粒子与物质——点燃宇宙物质之火。

激活量子场激发机制上，通过设计如量子场相互作用、外部微扰等一系列精巧机制，促使量子场从基态被激发。

当某一量子场被成功激发时，会依照自身物理特性产生相应粒子。

例如电子场激发产生电子，光子场激发产生光子，依此类推，不同类型量子场激发会为宇宙带来丰富的粒子资源。

搭建原子与分子结构框架方面，各类粒子经量子场激发产生后，会依据自身电磁、引力等物理特性展开复杂相互作用。

在此过程中，电子与原子核（由质子和中子组成）通过电磁相互作用等机制，逐步搭建起原子结构，而后通过原子间的化学键合等方式，进一步构建起分子结构，如此便逐步构建起宇宙中物质的基本构成单元，为宇宙物质世界筑牢坚实基础。

其五，引入引力场——编织时空与物质的引力之网。

建立引力场与时空弯曲的关联机制上，依据广义相对论这一深刻且影响深远的理论，引力场与时空弯曲存在极为紧密的内在联系。

具体来讲，前面步骤产生的物质和能量的存在，会致使时空发生弯曲，而我们感知到的引力场，本质上就是这种时空弯曲呈现出的外在表现形式，通过这种关联机制，把引力场与时空弯曲紧密相连，为理解引力现象提供全新视角。

应用爱因斯坦场方程进行精确描述方面，利用具有里程碑意义的爱因斯坦场方程，精确描述物质和能量分布如何影响时空弯曲，进而影响引力场。

在该方程中，通过将能量-动量张量（用于描述物质和能量分布）与黎曼张量（用于描述时空弯曲）巧妙关联，就能依据宇宙中已有的物质和能量状况，对引力场进行定量确定，如此借助爱因斯坦场方程，理论上就能精准把握引力场的特性与变化规律。

其六，驱动宇宙运转——设定宇宙演化路径。

设定初始条件与动力学参数上，要精心定义粒子、场以及时空本身的初始位置、速度等动力学参数，这些初始条件在很大程度上决定宇宙随时间的演变情况。

比如规定宇宙中物质和能量的初始分布情况，会深刻影响星系的形成与演变过程；设定粒子的初始速度等参数，会影响粒子在宇宙中的运动轨迹和相互作用模式。

运用演化方程把控演化路径方面，运用诸如量子系统的薛定谔方程和经典系统的运动方程等合适的演化方程，描述宇宙随时间的变化情况。

这些方程能精准把控粒子、场以及时空的行为模式，确保宇宙遵循符合逻辑且物理上一致的演变路径。

通过持续应用这些演化方程，理论上就能追踪宇宙从初始状态到后续各阶段的发展变化情况，进而深入理解宇宙的演化历程。

宇宙对称破缺演化综述

一、引力与其他作用力的对称破缺

在宇宙大爆炸后约10^{-44}秒这一极早期阶段，引力作用率先从最初的统一作用力里分化出来，彼时夸克和轻子能够相互转变，而电磁力、强相互作用、弱相互作用这三种作用力依旧处于统一状态。

这是宇宙中首次出现的对称破缺现象，致使引力在表现形式以及作用效果方面，和其他作用力产生了差异。

二、强相互作用与电弱相互作用的对称破缺

大爆炸后约10^{-36}秒时，强相互作用同电弱相互作用分离开来，宇宙整体的对称性进一步降低，这一变化使得物质后续的演化开始沿着不同路径推进，也为后续物质和反物质出现不对称性创造了前提条件。

三、电弱对称破缺

宇宙大爆炸后约10^{-12}秒、温度约为100GeV之时，电弱统一理论中的SU（2）timesU（1）对称性发生自发破缺，希格斯场的真空期望值不为零，由此使得w及Z玻色子获得质量，而光子依然保持无质量状态。

这一过程对物质的形成以及宇宙结构的演化有着深远影响，例如它直接导致了基本粒子质量的产生。

在理论发展历程方面，1964年，弗朗索瓦·恩格勒、罗伯特·布绕特、彼得·希格斯、杰拉德·古拉尼等三组研究小组几乎同时独立研究出希格斯机制。