关于宇宙的最终归宿，物理学家布莱恩·考克斯（BrianCox）曾经这样描述过，“最后一颗恒星将慢慢冷却并消失。随着它的消逝，宇宙将再次变得空虚，没有光、没有生命或意义。”
最后一颗恒星的衰落只会是一个无限长的黑暗时代的开始。所有的物质最终都会被巨大的黑洞所吞噬，而黑洞又会蒸发成最暗淡的光芒。空间将不断向外扩展，直到暗淡的光线变得过于分散，无法相互作用。这些描述形成的理论称之为“热寂”假说理论（Heat death of the universe）。
那么宇宙又是如何诞生的呢？目前的认识是，宇宙在大约137亿年前，由一次大爆炸过程所形成。这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理。大爆炸使物质四散出去，空间不断膨胀，后来相继出现了星系、恒星、行星乃至生命。
但是关于这个理论还是让我们觉得充满了神秘感，一个需要回答的关键问题是，大爆炸之前发生了什么？或者说是什么首先引发了大爆炸——简单来说，宇宙是如何从无到有的？
宇宙怎么可能从无到有呢
有一些研究者认为，或许在大爆炸发生之前，宇宙就已经存在了，而且可能是像终结状态那样——是一个寒冷黑暗的宇宙，可能是大爆炸的起点。而另一些研究者认为，当时的宇宙是温暖又密度很大的状态，并且在膨胀，当宇宙中发生了大爆炸后，开始进入到新一轮的演化之中。那么今天这篇文字，我们来聊一下这个有趣和神秘的问题吧。
第一种物质的产生
但在讲故事之前，让我们先看看“物质”——物理物质，是如何产生的。
物质是由原子或分子构成的稳定结构，因此在宇宙大爆炸时肯定是不存在的，即使是在之后的数十万年中也不会产生——根据我们目前已经建立起来的科学理论，当条件冷却到足以使复杂物质稳定时，第一批原子是如何由简单粒子形成的，以及这些原子后来如何在恒星内部融合成更重的元素。
我们目前所建立的关于宇宙形成的大爆炸理论（图片来源：VectorMine via Shutterstock）
然而，这个理论并没有解决和回答——宇宙是如何从无到有的问题。
所以还是从头来捋一捋，宇宙形成期最早出现的物质粒子是质子和中子，它们在宇宙大爆炸后大约万分之一秒就出现了，并共同构成了原子核。
那在这之前发生了什么呢？让我们能够继续追溯时间线，探寻任何稳定物质之前的过程。
原子核的波尔模型
这就来到了所谓的“大统一理论”时代的物理模型，这是我们到目前为止建立的相对完善的推测物理学领域的理论（因为无法使用实验方式产生足够的能量来模拟这个过程，所以推测物理学应运而生）。
这一理论认为，物理世界是由包括夸克，质子和中子等基本粒子组成的。物质和“反物质”的数量大致相等：每种物质粒子，如夸克，都有一个反物质“镜像”。当物质和反物质相遇时，它们会在瞬间湮灭，这意味着这些粒子会不断地被创造和毁灭。
这些粒子最初是如何产生的呢？根据量子场论，即使是一个真空，也充满了能量涨落形式的物理活动。这些波动会导致粒子弹出，然后很快就会消失。这听起来像是一个数学问题而非物理现象，但事实是，在无数的实验中都发现了这样的粒子。
真空量子涨落
时空真空状态正在沸腾，粒子不断被创造和破坏，显然是“凭空产生的”。但也许所有这些真正告诉我们的是，量子真空是一个物质状态，而并非真的一无所有。
