宇宙中的物質從何而來?真的是「無中生有」嗎?

銀河系中存在千億顆恆星，每顆恆星都有屬於自己的恆星星系，而在銀河系本身和其他49個星系共同組成了「本星系團」，在本星系團外還存在「超星團」「超星團複合體」等更加巨大的宇宙結構。

目前人類的可觀測宇宙範圍是900億光年，在這個範圍內的大部分區域都存在天體結構，只有少量的區域不存在物質，這些區域被我們稱為「宇宙空洞」，而在900億光年外，應該也存在大量的天體結構，那麼宇宙中存在如此多的物質，它們從何而來？物質真的是憑空出現的嗎？

首先我們要思考一個問題，我們觀察到的物質是宇宙的全部嗎？是否存在人類肉眼不可見的物質呢？如果這個問題在幾百年前，就算是牛頓也無法解決，但是當時的科學家提出了「以太」的理論，用來解釋一些能量移動的介質問題，以太是一種假想中的物質，這種物質充滿宇宙，是光線和引力的介質。

隨著愛因斯坦的理論，以太被逐漸放棄，但是科學家發現，宇宙中確實存在大量人類肉眼不可見的物質，因為這些物質不反射光，也不會自主的輻射光，因此人類無法觀察，這些物質被稱為 「暗物質」。

暗物質不屬於當前人類發現的任何一種粒子，同時暗物質具有很高的穩定性，和宇宙空間的構成息息相關，暗物質佔據宇宙總質量的26.8%，佔據宇宙全部物質質量的85%，從這個角度來看，我們肉眼可見的物質反而是很小一部分。

那麼宇宙中如此多的物質，究竟是從哪裡來的？思考這個問題，必須從宇宙的誕生開始思考，目前最被科學家認可的宇宙模型是「大爆炸宇宙模型」，也就是我們常說的宇宙大爆炸理論，但是這個理論是最近幾個世紀才被認可，在此之前，科學家都認為宇宙是絕對靜止的。

「靜態宇宙模型」被科學家認可了很多年，在這個宇宙模型中，宇宙沒有起點，也沒有終點，會永遠保持近乎靜止的穩定狀態。這個宇宙模型很好地解決了「物質從哪裡來」的問題，因為在這個宇宙模型中，宇宙永遠存在，也不會發生變化。

可是隨著科學的發展，我們逐漸發現宇宙並不像我們想像的那麼簡單，因為宇宙在不斷的膨脹，周圍的星系在不斷遠離我們，種種跡象都表明，宇宙不是一個靜止的空間。

從宇宙大爆炸的理論來看，宇宙中的物質是怎麼出現的呢？

01大爆炸和奇點

不論宇宙大爆炸理論是否正確，我們都可以從宇宙中的一些跡象判斷出來，宇宙經歷了一段從熱到冷的變化過程，在這個過程中宇宙中才逐漸出現一些我們熟知的物質，並且隨著宇宙的膨脹，宇宙中的物質分布逐漸從密集到稀疏，但是直到今天宇宙中的物質分布仍然很廣泛，由此可以判斷宇宙的年齡並不久。

造成這場大爆炸的是一個「奇點」，這個奇點體積無限小，卻擁有無限的質量和溫度，我們宇宙中的一切能量和物質都是從這個奇點中誕生的，因此嚴格的來說，物質並不能算是「無中生有」，而是在我們宇宙誕生之前就以某種形式存在（也就是奇點）。

那麼「奇點」是怎麼出現的？

這個答案只能是奇點從奇點本身出現，奇點就是一個能量子，它的存在就是宇宙的內稟屬性，因此我們不用去考慮奇點從什麼地方來，只需要知道奇點的狀態已經隨後的宇宙誕生就足夠了，從廣義相對論中對引力的解釋，再結合量子隧穿和不確定原理，我們甚至可以認為宇宙就是在一個極其短暫的時間內，量子漲落而出的結果。

愛因斯坦還給出了這樣一個概念——「質能等價」，也就是我們常說的質能方程，一切物質其實都可以轉化成為能量，能量等於物質的質量乘於光速平方，因此從本質上來說，物質和能量沒有區別，只是表現形式不同，對於宇宙來說，不論是我們肉眼可見的日月星辰，還是暗物質或者暗能量，代表的意義都相同。

宇宙大爆炸的瞬間產生的溫度被我們稱為「普朗克溫度」，也就是宇宙歷史上最高的溫度，在這個溫度下，除了引力之外的三個基本力都是一個整體，一切都在炙熱的溫度下呈現能量狀態並且混為一體，在宇宙不斷降溫後，基本粒子才出現。

宇宙大爆炸30分鐘後，我們熟悉的原子核比如「氫」「氦」開始出現，但是這個時候具體的物質結構還沒有出現，在絕對的高溫下，一切只能以流體的狀態存在，這個時候的宇宙甚至沒有光線。

直到宇宙大爆炸30萬年後，宇宙平均溫度大約為3000度，這個時候宇宙才出現了第一束光，我們熟知的物質結構和星體結構才逐漸出現。

因此宇宙中的物質並不是無中生有，而是從奇點爆炸的能量降溫後轉化而來。