那么问题来了，物质是不会凭空产生与消失的，不可能全都亏，究竟谁才是获利者？

存在于宇宙中的物质，到底是不是凭空出现的？

物质（matter）

物质，是构成宇宙中一切物体的实体和场，物质和能量一起共同组成了这个神奇的宇宙，从宏观上来看，宇宙中的物质形态多种多样。

固体，液体，气体都是人类日常生活中常见的物质状态。

古希腊时代的哲学家留基伯和德谟克利特提出，物质是由无数散开的“组件”组合而成，随着科学的发展，这种观点被证实，宇宙中的一切物质都是由基本粒子构成的，一个个微小的粒子就像是拼图一样，拼接在一起，形成了无穷的宇宙。

如果把宇宙中全部的基本粒子放在一起进行分类，可以简单分为两种：费米子和玻色子，费米子的自旋为半奇数，而玻色子的自旋为整数，不同的自旋差异使得费米子和玻色子拥有了不同的性质，在一个量子态中只能有一个费米子存在，但是允许有多个玻色子存在。

因为物质是由费米子组成的，费米子就是物质的基本机构，作为基本的组成单元，自然不可能有多个存在，玻色子负责传递物质之间的相互作用，在一个量子态中可以有多个玻色子存在。

在玻色子中存在一种特殊的“希格斯玻色子”，这种玻色子的自旋为0，是希格斯场量子化后的产物。

在标准模型中 ，希格斯场是一种假设中存在于整个宇宙的量子场，基本粒子和希格斯场发生相互作用后就能产生质量，而希格斯玻色子就是希格斯场震动的产物，科学家一直试图寻找到希格斯玻色子，试图证明希格斯场的存在，可是目前并没有成功。

粒子物理学的基本模型统一了宇宙中除了引力之外三种基本力：“电磁力”“强核力”“弱核力”，并且在基本模型中还指出，引力是因为“引力子”才产生的，但是因为科学家找不到引力子，而爱因斯坦的广义相对论很好地描述了引力的本质，导致了两个理论的不完善。

爱因斯坦同时在相对论中指出：一切物质都潜藏着质量乘于光速平方的能量，因此两个原子核发生聚变反应后才能产生巨大的能量，从本质上来看，物质和能量是等价的，只是存在的状态有差别，能量本身就是物质运动后产生的力。

质量是物质的本质，而能量是物质运动的体现，在宇宙中任何物质都在不断地运动，不断地产生能量，宇宙中不存在绝对静止的物质，虽然在人类的眼中有些物质在不运动时是“静止”的，但是在微观世界中，粒子在不断的运动，除非进入所谓的“绝对零度”，物质的才会静止，但是当物质停止运动后，时间也就失去了意义。

“热量”是粒子运动剧烈程度的体现，由此可见人类日常生活中的一切，其实都源自于微观世界中粒子的运动和变化，宇宙中的所有物质都是由基本的单位组成的，物理学中最小的单位是“普朗克尺度”，不论是是“时间”“长度”还是“质量”都存在一个最小的普朗克尺度。

普朗克关于黑体辐射的研究促使了量子力学的诞生，“量子”本身就是最小的能量存在单位，任何小于普朗克尺度的存在都是没有意义，因为小于这个尺度时，人类的物理理论就失去作用了。

简单地了解物质的本质后，再思考这个问题，宇宙中的物质是怎么出现的？

大爆炸理论

在很长一段时间内，科学家认为宇宙永恒存在是稳定永恒的，但是随着科学的发展，科学家逐渐发现，宇宙中不断有恒星出现，也不断的有恒星死去，同时如果宇宙真的是永恒存在的，为什么夜空没有被无数的恒星照亮呢？

这个问题就是“奥伯斯佯谬”，关于这个问题的讨论让科学家意识到宇宙本身并不是永恒的，随着理论的完善“大爆炸宇宙论”诞生，哈勃定律的发现给静态宇宙模型最后一击，彻底证明了宇宙本身在不断膨胀运动。

137亿年前，无尽的虚无中发生了一场爆炸，一个温度无限高，且体积无限小质量无限大的奇点发生了爆炸，这个奇点会产生无限的时空曲率，在某个时间点内，时空和空间在充满着不确定性的量子扰动中诞生，随后发生了剧烈的暴涨，我们的宇宙就在暴涨的过程中缓慢冷却，最终变成了现在的样子。

现在的理论认为，宇宙大爆炸是宇宙的内禀属性，不需要去思考为什么会发生爆炸和大爆炸之前存在什么，因为在大爆炸之前除了奇点什么都不存在。

前文已经提到，最短的时间间隔是“普朗克时间”，在大爆炸后的一个普朗克时间内，引力已经存在，而其他三种基本力仍然融为一体，宇宙虽然已经诞生，但是因为宇宙刚刚诞生，空间无比炙热，一切粒子和基本力都不存在，宇宙中只存在单纯的能量。

都知道物质不能凭空产生也不会凭空消失，现今宇宙的物质都是哪里来的呢？

能量守恒定律中描述，物质是不会凭空产生或消失，只会从一种形式转变为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，目前能量守恒定律是自然界的普遍定律。

能量守恒定律

如果一个系统处于孤立环境，即不能有任何能量或质量从该系统输入或输出。能量不能无故生成，也不能无故摧毁，但它能够改变形式。

那既然能量守恒已经被公认，那我们每个人都该有一个疑问，现在宇宙中的物质从何而来？

目前人类测定的宇宙年龄为138.2亿岁，宇宙的年龄是根据星系退行速度算出来的。我们的宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸中，在此之前任何我们熟知的物质都还没有出现。宇宙大爆炸之前是一个奇点状态，在奇点状态下是没有时间的概念，因此宇宙大爆炸之前时间是不存在的，人类也是是在宇宙大爆炸后才诞生的，包括任何物质。

也就是说宇宙来源于奇点，换一种说法就是宇宙中的物质来源于奇点。

那现在又有人要问了，奇点是怎么来的？

这个目前只有超弦理论可以解释，在超弦理论中，奇点本来是处于11维时空中，不过在11维时空中不断进行量子涨落，然后由量子涨落产生了奇点，后来一瞬间爆炸，就这样有了宇宙。

那什么是量子涨落？

在量子力学中，有种神奇的现象就是量子涨落，量子涨落是从维尔纳·海森堡的不确定性原理中推导出来的，是指在空间任意位置对于能量的暂时变化。

量子涨落看似违反了能量守恒定律，但这种涨落发生在空间中的任何地方，而且能量存在的时间非常短，时刻一到，它就要消失，所以在大尺度上，能量守恒定律并没有被破坏。

在虚空中，认为量子涨落就是一颗种子，也就是可以认为是奇点……这是目前最容易理解奇点的来源。

物质不能凭空产生和消失，那问题来了，现今宇宙的物质是咋来的？

先说一个基本的概念问题，标题中的第一段话是我们容易产生的误解。宇宙并有没所谓的物质/质量守恒，这已经是一个过时的概念！这个说法只是在当时科学认知还不是很清楚的时候提出的，主要是当时认为一些化学反应前后的反应物和生成物的质量相等，在爱因斯坦提出质能方程以后，我们才知道质量其实是能量的一种表现形式而已。化学反应中释放的能量，会造成极小的质量损失，当时无法测出，才会认为物质守恒。

这样说来，宇宙的基本守恒定律其实是能量守恒。因此这就为物质的创伤和毁灭创造了条件。要想知道宇宙的物质是咋来的？我们必须回到宇宙的早期看到到底发生了什么？

一个膨胀的宇宙势必会带来热大爆炸

在我们的生活中，我们每时每刻都会和各种物质接触，而我们也属于物质的一部分。纵观整个宇宙，其中充满了行星、恒星、星系乃至星系团，甚至是我们提出还未明确发现的暗物质，我们不仅会想：宇宙为何有物质，而不是什么都没有？

1923年哈勃的出色工作为人类揭示了宇宙的范围不仅仅是我们自己的银河系，因为他发现了仙女座星云远在几百万光年之外，并且更是惊人的发现宇宙在膨胀，因为他发现来在遥远星系得光发生了红移。这就为我们思考宇宙起源提供了一个绝佳的思路。

你看，随着时间的推移宇宙在膨胀，那我们反过来想，如果追溯遥远的过去，宇宙的体积是不是更小，我们还知道辐射的波长会随着宇宙的膨胀而被拉长并损失能量、物质粒子会随着宇宙的膨胀而被稀释、热粒子会随着宇宙的膨胀降低动能变成冷粒子，这就说明在遥远的过去，宇宙的温度更高、密度更大！

这也说明在一定的时期，宇宙中我们现存的中性原子并不会存在，而是由原子核、电子、辐射组成的高温浓汤，因为这时的温度可以高到电离任何中性原子。而原子核和电子想要结合在一起，就会被一个高能光子炸开。

如果温度再高呢？相信你也能猜出来，温度再高甚至连原子核都无法形成。这一点跟中性原子的情况一样。此时的宇宙是由质子、中子、电子和任何可能存在的高能粒子组成。而这些粒子就组成了我们现在看到的物质宇宙。但是这些物质粒子怎么来的？

正反物质不对称问题

如果我们回到宇宙的早期，能量会高到让两个相撞的光子自发的产生物质/反物质对。按理来说，能量自发产生的正反物质对是完全对称的。也就是说，产生一个正粒子就会相应产生一个反粒子，然后正反粒子瞬间湮灭，又将能量归还给宇宙。但是我们的宇宙貌似更加偏爱于物质，产生了比反物质多了十亿分之一的物质粒子。这就是所谓的正反物质不对称问题。

尽管我们现在还不清楚宇宙是怎么获得物质与反物质之间的不对称，但关于这个不对称的事实，我们还是提出了一些解决的方案。就观测而言，我们可以肯定的有以下这些事实：

当前的宇宙中，物质确实多于反物质。

目前已经发现的所有恒星、星系和星系团，都由物质组成，而没有反物质。

通过在地球上的实验室中对宇宙中的情况进行模拟，在所能达到的能量范围之内，我们尚未在任何反应中观察到重子（如质子和中子）多于反重子（如反质子和反中子），或轻子（如电子和中微子）多于反轻子（如正电子和反中微子）的情况。

在目前最佳的测量技术下，我们测得宇宙中的光子数是重子数（以及轻子数）的16亿倍。

虽然重子的数量与光子相比看起来少得可怜，但请别忘了宇宙有多么巨大。假如要把宇宙中的所有原子都摆匀，让宇宙的密度各处一致，那么结果就是每4立方米的空间之内会有1个氢原子。作为对比，自大爆炸时遗留下来的光子仅在每1立方厘米的空间内就要有411个。二者尽管数量悬殊，但就整个宇宙而言，其数量都多得令人惊叹，而且十分重要。

那么，物质多于反物质的情况是如何出现的呢？

如果宇宙开始于某个物质和反物质总量相等的高能量状态，后来演化至物质比反物质多一点的低能量状态，那么宇宙一定是在膨胀并冷却的过程中发生了某些事情。苏联物理学家萨哈罗夫（Andrei Sakharov）经过研究，在1967年率先指出，只需发生三件事情就可以让上述过程成真，也就是让物质对于反物质。这三件事也是宇宙必须具有的三种属性，如今被称为“萨哈罗夫条件”：

宇宙必须偏离热平衡态。

宇宙的三种基本对称性中的两种必须被破坏，即电荷共扼（C-对称性）、电荷共轭宇称（CP-对称性）。

必须有某种相互作用去破坏重子数的守恒。

这三件事必须同时发生，否则如今宇宙中的物质和反物质的数量仍然不会不对等。最容易满足的是第一个条件：不断膨胀的宇宙，本身就是一个绝好的非热平衡系统！

到目前为止我们已经发现了三类能够表现出C-对称破缺和CP-对称破缺的粒子，它们都是中性介质（夸克/反夸克对），包括奇夸克、底夸克以及粲夸克。由于这些粒子在膨胀并冷却的、非热平衡的早期宇宙中存在并发生了不对称的衰表，所以我们的宇宙符合前两种条件。

那么，第三个条件呢？记住，当我们说“重子数”时，意思是用重子（例如质子、中子等）的总数减去反重子（例如反质子、反中子）的总数，每个质子的重子数算作1（每

个反质子的重子数则算为-1）。为了产生出物质与反物质的不对称性，需要一种使重子数破缺的反应。并且，因为宇宙看上去拥有与质子数量相同的电子，应该也有与之相应的使轻子数破缺的反应，所以电子是为了每颗质子的产生而产生的。在所有已知的粒子和它们之间的反应中，我们通过实验室里的工作，还没能使这些粒子不依靠外部力量而破缺其重子数和轻子数，同时也不知道实现这一目标所需的条件。

但根据关于基本粒子及其相互作用的“标准模型”，只要重子数（B）与轻子数（L）的差是守恒的（B-L=0）是守恒的，重子数守恒和轻子数守恒都应该有可能被打破。萨哈罗夫的第三个条件，可以说是我们研究物质与反物质的不对称性时最大的不确定性的来源，也是三个条件中目前唯一有待实验验证的。

以上就是宇宙中物质的来源，也是一个现今物理学的未解之谜。但你只需要记住，宇宙只有能量守恒，能量可以通过爱因斯坦的质能方程可以自发的产生物质和反物质，但宇宙在膨胀冷却的途中，放了一了一些我们目前不明确的破坏重子数/轻子数守恒的反应，而导致了正反物质的不对成，让宇宙的能量以小部分物质的形式保留了下来，产生了现在我们看到的物质宇宙、产生了你和我。

都知道物质不能凭空产生也不会凭空消失，现今宇宙的物质都是哪里来的？

现代科学还不是面面俱到的，技术条件也有局限，所以总会有无法解释的地方，或者至少有无法用日常语言解释的地方。各种守恒定律应该都是针对已知的物理过程来说的，所以未知过程违反这个定律的可能性也不是没有（当然那时候，研究者们就该设法寻找新的守恒定律了）。至于说能量的最初来源，似乎都可以归结到大爆炸：一堆非常密集的不知道什么东西突然炸开，其产物在短时间内形成几种基本粒子，进而形成H原子等，然后在万有引力的作用下形成恒星、开始放能、并顺便聚变产生质量更大的原子。到这里就是我们现在生活的时候。

太阳聚变产生的能量也不是无中生有的。想上面说的，H在万有引力作用下聚集在一起。如果引力足够强（比如象太阳那样），那么这些相互拉扯在一起的H就可能发生聚变产生大量的能量。这些“能量”实际上是一些能量很高的光子。

至于能量的去向么，以前有个说法叫热寂，大约是说宇宙就是大棉被，恒星就象是躲在棉被里的人；人体会发热吧，所以如果一直捂下去，人就会饿到死，而“棉被”里就是到处都一样的热。不过不光马克思（或者是恩格斯？）反对，许多专业研究者也反对，因为推导过程太随意。个人觉得，最近几年关于黑洞喷流等现象的发现或许提供了另一种前景，黑洞象回收站一样把恒星的尸体等废物粉碎、再喷洒到宇宙各处，为新的演化提供原材料。

至于放射物质么，说到底还是以前恒星的聚变过程产生的重原子形成的。好比雪球，虽然在恒星的压力下可以被压成一团，但是一旦放到地球上这样压力很小的环境里，放射性物质上就会不断地有小雪花似的基本粒子融化、剥离出来。说起来这些能量其实算不上什么，但是由于万有引力的关系，产生能量的主要物质（能聚变的H等）都被吸引到恒星上，于是我们生活的环境的能量水平实在很低，于是相对的放射性物质的能量对于我们来说还是很剧烈的。有了能量剧烈程度的差别，就可以利用这个差别被填平的过程来产生可以利用的能量（比如现在的核电站）。所以说到底，放射性物质的能量还是来源于大爆炸和后来的恒星聚变过程，但是万有引力为利用这里的能量创造了条件。

都知道物质不能凭空产生也不会凭空消失，现今宇宙的物质都是哪里来的呢？

若要回答这个问题，首先我们要明确物质的定义是什么。

在人类认识的早期，物质是与实物等价的，其与虚无相对应。此时，物质是有的代名词。因为，早期人类的认识是从模仿现象开始的。

后来，到了古希腊时期，人类产生了抽象思维，引起了唯物与唯心的争论。于是，当时的物质概念是与心灵相对应的，物质是外在客观存在的代表。

稍后，亚里士多德提出了以太的概念。他认为地球????上的物质是由水、火、土和木等四种元素构成，而天空和星辰则是由第五元素以太构成的。

在古希腊，以太是精英的意思。亚里士多德认为，地上的物质是凡俗的，其与以太是截然不同的两种事物。此时，物质被赋予了社会性，是普通事物的代名词。

到了经典力学时期，为了描述物体的运动，需要考虑物体运动的参照系。于是，物质又是与空间相对应的。此时，物质是自然界中的主角，而空间仅只是盛纳物体的几何框架。

到了二十世纪初，人类的认识超出了宏观范围，发现了许多新奇的现象。这些现象需要借助于统一的物理背景来予以解释。于是，空间具有了实际的物理意义，而物质也由原来的主角降为自然界的普通一员，其仅只是自然界的一种特殊的存在形式。

由于普朗克常数h的存在，使得原本连续的能量粒子化，具有了不连续的性质；反之，由于卢瑟福的阿尔法粒子撞击原子的实验，表明原本以为是实体的原子，却仅只是由电子高速的运动所形成的封闭体系。

于是，人们意外地发现，原本虚无的能量具有了粒子的实体性，而原本实体的物质竟然只是运动的屏蔽效应。

于是，两个原来绝对对立的概念，在本质上却是相同的。它们的差异仅在于存在形式的不同。

于是，原来机械的世界观转变为有机统一的观念。能量是关于粒子运动能力的度量，而质量则是被封闭的粒子关于其空间效应的度量。两者都是对粒子运动的描述就，前者描述的是开放的粒子，而后者则描述的是被封闭的粒子。

于是，能量与质量是可以相互转换的。问题是两者转化的方向是由什么来决定的？

如果我们搅动池中的清水，原本平静的水面会产生一系列大小不一的水泡。之后，形成的水泡又会破灭，回归原有的平静。

能量与物质的互换也是如此。在宇宙早期的膨胀，其膨胀的速度远大于宇宙内部传播的速度（光速）。于是，宇宙内部的空间会随着宇宙的膨胀越来越不平衡；于是，局部的高能量子就形成了封闭体系，以维持宇宙内部的平衡。这就是能量转化为质量，即产生物质的过程。

在宇宙急速膨胀之后，其膨胀的速度就会迅速降低，而其内部的传播速度却随着空间量子密度的下降而增大。

于是，宇宙膨胀的速度小于其内部传播的速度，宇宙内部的不平衡性可以靠其自身的传播而消除。

于是，宇宙趋于平静，能量与质量的转化方向发生了反转，由质量转化为能量。这就是为什么，我们现在观察到的，主要是质量转化为能量的原因。

比如，太阳????辐射阳光；比如，基本粒子的衰变等。

总之，随着人类认识的深入，物质的定义是量子的封闭体系。其与开放的能量是可以相互转化的。环境剧烈变化时，能量转化为质量；环境平稳时，则质量转化为能量。