Question

宇宙中的物质是怎么诞生的？“无中生有”还是另有玄机？

Answer 1

“宇宙”是“空间”和“时间”的总和，所有的时间和空间都被包含在宇宙内，同时时间和空间共同组成了这个宇宙，只有时间和空间都存在时，两者才具备现实意义。而在科学家的研究中，逐渐发现宇宙中最多的物质和能量是人类不可见的，也就是“暗物质”和“暗能量”。

对于宇宙来说，暗物质和暗能量要比可见物质更重要，暗能量是推动宇宙膨胀的本底能量，而暗物质就像是胶水一样，维持着宇宙中星系的稳定，同时也维持着宇宙空间的稳定，目前人类对暗物质的了解并不多，只是通过观察到的数据推测了暗物质的存在，如果暗物质不存在，那么银河系不可能这么稳定。

对于人类文明来说，可见物质都没有搞得太明白，更别提是暗物质了，如果把整个宇宙中的能量和物质加在一起，可见物质大概只有5%左右，而这些可见物质包含了所有的恒星和行星，今天暂且不管暗物质和暗能量，只来讨论一下宇宙中的可见物质是怎么出现的。

宇宙诞生于138.2亿年前的“宇宙大爆炸”，既然宇宙是在138.2亿年前诞生的，物质也不可能提前存在，肯定是在宇宙诞生之后才诞生了可见物质，那么宇宙中的物质难道是“无中生有”凭空出现的吗？这是不是代表人类在未来可以做到“凭空造物”呢？

首先，物质是在宇宙大爆炸之后的一段时间内才出现的，因为宇宙刚刚诞生的时候，整个宇宙的温度难以想象的高，直到宇宙大爆炸的三分钟后，宇宙中的质子和中子开始形成原子核，并且开始进行核聚变反应，氢原子诞生并且还是剧变为氦原子，这个阶段持续了17分钟左右，也就是在宇宙诞生之后的20分钟，随着宇宙的膨胀，温度和密度都不断下降，不再满足核聚变反应的要求。

大约宇宙诞生30万年~40万年后，宇宙中才出现了第一束光，留下了“宇宙微波背景图”，随后恒星才开始出现，宇宙向着现在的样子演化，所以宇宙中的物质并不是凭空出现的，而是经历了一个漫长的演化过程，才慢慢诞生的。

宇宙大爆炸之后，随着平均温度的降低，物质才可以逐渐形成，这些物质来自于宇宙大爆炸提供的能量，从本质上来说，能量和物质没有差别，只是存在的形式不同，爱因斯坦在狭义相对论中重新定义了质量和能量，在传统的思维中，物质和能量是完全不同的两种概念，而爱因斯坦认为物体的质量和能量之间存在一定的比例关系，在条件满足的情况下，物体的质量可以转化为能量。

造成宇宙大爆炸的“奇点”蕴含无穷大的能量，这些能量创造了宇宙空间，能量的传递和空间的膨胀顺带着让时间也一起诞生了，从本质上来说我们的宇宙就是一个“三维空间”和“额外维”时间一起组成的“四维时空”。

从宇宙的演化来看，所有可见物质都是宇宙演化的一个必然过程，甚至是生命的诞生也可以被视为宇宙的正常演化，但是在人类这样的智慧生命诞生后，给宇宙增加了更多的可能性和不确定性！

宇宙最早诞生的原子是氢原子，那么其他更复杂更重的原子是怎么诞生的？答案是“恒星创造了一切”，宇宙在最初阶段诞生出了大量的氢原子，这些氢原子剧变出了一定数量的氦原子，在宇宙的温度降低到允许恒星诞生后，这些氢原子和氦原子组成了最原始的恒星，最初的恒星可能要比太阳质量高很多，越大的恒星寿命就越短暂，恒星内部的核聚变反应会不断的制造出更重的元素，正常的恒星剧变到铁元素就会停止，更重的元素需要更加激烈的天体演化才会诞生。

大质量恒星在演化后期会带来一次“超新星爆发”，在超新星爆发中会制造出大量的稀有元素，随后这些大质量恒星会根据质量的高低演化成不同的天体，一些恒星会演化成“中子星”，更大的恒星会演变成“黑洞”，中子星是宇宙中除了黑洞之外密度最高的天体，科学家认为地球上的黄金就源自于两颗中子星的碰撞，两颗超高密度的中子星发生了剧烈的碰撞，在爆炸中制造出了大量的稀有元素。

现在地球上存在大量不同的元素，都要归功于恒星的演化，恒星创造出了宇宙中各种复杂的元素，让宇宙环境变得更加丰富多彩。