Question

宇宙中的物质从何而来？真的是无中生有吗？爱因斯坦给出了答案

Answer 1

众所周知，人类生存的世界是一个叫做地球的星球。当人类走出地球的时候，我们就会发现，地球外是一个巨大的宇宙，当人类踏出地球的时候，就会对宇宙的奥秘产生无限的兴趣。

通过对世界奥秘的科学探究，我们发现宇宙是由物质组成的，这就是 探索 的过程。无物质就无恒星，无行星，无地球生命，无人类诞生。因此，有一个问题出现了：宇宙中的物质来自于哪里？它是无中生有吗？

在1995、1998和2003年，哈勃太空望远镜曾连续十几天甚至几十天曝光于不同地点的空域，看上去空无一人，最终获得了HDF、HDFS和HUDF三张照片。

透过这三幅图画，我们看到了一个奇妙而明亮的宇宙。也许很多人认为，宇宙是黑暗孤独的，物质稀少，星系稀少，可实际上，宇宙并不孤独，星系的数量多得难以计数。我们所看到的宇宙确实是非常黑暗的，它存在的范围非常有限。

但是，当我们看远一点，你就会发现，宇宙实际上非常明亮，有各种各样的星系、星星随处可见。甚至在133.5亿光年之外的太空中，仍有一些无法计算的星系在闪烁。很多星系都是由各种各样的物质组成的，而要想形成一个星系，就必须有大量的物质才行，那么这些物质从何而来呢？

为了揭示物质的起源，我们需要 探索 和研究宇宙的起源。科学家们通过大量的观测资料，提出了大爆炸理论，认为我们的宇宙是一个起源于138亿年前的奇点。正是那个奇特的点，由于某种力量的作用，大爆炸产生了早期宇宙。

自其诞生以来，宇宙并未停止扩张，而是以超过光速的速度迅速向外扩张，138亿年后，它才形成了今天我们所见的浩瀚宇宙。至于宇宙究竟有多大，现在还不清楚，人类可观测的范围只有930亿光年，这是因为光子的速度只有光速，而在另一个遥远的星系，光子的速度低于膨胀速度，而且永远不能到达地球。

因此，在可观察到的宇宙范围之外，还有更广阔、未知的宇宙。在我们了解了宇宙的起源后，也了解到在它还没有诞生之前，任何东西都是不存在的，没有时空，也没有空间，没有任何物质。

宇宙物质是在大爆炸后诞生的，那么它是怎么产生的呢？这是无中生有？从科学的观点来看，我们不相信世界上存在着无中有生的东西。所有的发生都有因才有果，物质的出现也是如此，它必然来自于其他的转化，那么是什么转化为物质呢？

这个谜使科学家陷入困境，直到爱因斯坦出现后才得到答案。爱因斯坦有两大理论，一个是相对论，另一个是等量的质能。当科学家们知道宇宙的起源时，在没有发现质能方程之前，就无法说清楚物质的来源。

你要知道，从一个奇点诞生的物质这种神奇的东西，让许多人觉得不可思议，是用不了一句话说清楚的。直至质能等价方程式的出现，让我们了解到，质量和能量其实没有什么不同，质量是能量，能量也是质量，它们只是事物的整体，在不同状态中的表现方式而已。

质能等效方程的提出，使科学家对物质和能量的认识达到了一个新的高度。现在让我们来探讨一下物质的来源吧，虽然我们知道能量和物质是等价的，物质可以被转换成能量，能量可以被转换成物质，但在现实世界中，我们只看到很多物质被转换成能量的现象，并没有看到能量被转换成物质的现象。

尽管事实上我们还没有看到能量被转换成物质，但科学家们对质能方程的正确性毫不怀疑。为什么我们不能看到能量转化为物质，这是因为这种转化需要非常苛刻的条件，这是现实世界无法达到的。

科学研究发现，能量要想转化成物质，最重要的是温度要达到令人恐惧的程度。2011年6月，美国布鲁克海汶国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)将两个金原子核的两束接近光速的碰撞加速，在对撞机STAR探测器上检测到了“夸克胶子等离子体”，即物质与能量之间的相变温度！气温大约在2万亿摄氏度左右。

这一温度是能量与物质迁移的临界值，上升是能量的世界，下降是物质的世界。因此…和能量只是在不同状态下的表现，如此恐怖的温度，在现实世界和宇宙中都是看不到的，只有奇点大爆炸发生的那一刻才会出现。

在奇点膨胀向宇宙转变时，密集的能量会带来能量世界，此时宇宙物质以能量的形式存在。当温度下降，到达2万亿的临界点后，物质开始从能量态转变为质量，夸克胶子结合成质子和中子，继续冷却，质子和中子融合形成原子核，如氢，氦和锂。

在拥有这些物质元素之后，再经过一段时间的发展，原子就形成了。接着，恒星出现了，最初的一批恒星基本上都是超大质量恒星，它们的寿命只有几千万年。随着超新星的爆发，物质元素再次进化，形成了更多的重元素。

重元素存在后，行星也就有了诞生的物质基础。恒星作为宇宙的熔炼中心，在整个宇宙的演化过程中扮演着重要的角色，氢、氦等基本元素通过核聚变不断演化，形成氧、铁等元素。最终恒星生命结束，超新星爆发，再次演化为更重、更多的元素。

从上面的知识中，我们知道宇宙中的物质并非无中生有，爱因斯坦的质能方程告诉了我们答案。这一回答让科学家们很高兴，因为能量和物质可以相互转化，尽管能量转化为物质所需的温度太高，宇宙只有在它诞生的时候才具备条件，但我们拥有科学的力量。

科学没有一切能量，宇宙中无法达到的2万亿个临界温度，在科学的力量下，未来也许我们有能力做到。那时，人类能随意将能量转换成物质， 科技 的力量令人难以置信。真正的 科技 之后，我们再也不用为资源而烦恼，因为所有的资源都能被宇宙无处不在的能量所转化。