物質、能量、品質

關於這個問題，其實我們得想搞清楚，物質、能量、品質的關係。很多人都會把三者的關係混淆。比如：物質有能量麼？或者品質有能量麼？能量有品質麼？

我相信這三個問題隨便找人來問，都會有不同的答案。為什麼會出現這樣的問題？

其實，這裡的關鍵在於“定義不清”。就是物質是什麼，能量是什麼，品質是什麼，這三個問題在不同人心中有不同的答案。

今天，我們就從物理學的角度，尤其是狹義相對論的角度出發理解這個問題。

首先，關於“物質”的定義，其實在物理學中是沒有嚴格定義的，因為你根本沒有辦法對它做定量分析。但我們常用衡量物質，有一個物理學概念“品質”是來衡量的，牛頓在《自然哲學的數學原理》就給品質下了這麼一個定義：

所以，牛頓某種程度上綁定了物質和品質之間的關係。但我們還是不得不說，這裡的品質，其實只是物質的一個物理量，它並不是物質本身。

接下來，就是狹義相對論的事兒，愛因斯坦在1905年發表了四篇開創性的論文。

其中，9月份寄出的那篇叫做《物體的慣性同它所含的能量有關嗎？》，名字聽起來怪怪的，但我們可以管這個叫做質能等價，這裡面還有一個特有名氣的物理學公式E=mc^2。

這到底是什麼意思呢？

很多人都認為這是描述原子彈或者氫彈的原理，實際上並非如此，原子彈和氫彈的原理是核裂變和核聚變，而品質等價講的是能量和品質之間的關係，前者是在1938年才提出的，而質能等價是在1905年就提出了。質能等價只是解釋了原子彈或者氫彈的威力為什麼那麼大，而不是說如何把原子彈，氫彈造出來。

而愛因斯坦實際上想表達的是什麼？

他其實通過相對論的兩條基本假設，統一了“品質”和“能量”，它認為品質和能量其實是一回事，就是一個物質的兩個面，品質裡是具有能量的，能量裡是具有品質的，它們之間的關係是可以通過質能方程E=mc^2來進行換算。

也就是說，物質也有能量的一面，物質並不是只有品質，物質所包含的能量是可以通過它自身的品質用質能方程E=mc^2來計算。

這就好比，兩個物質粒子，分別是電子和它的反電子，他們相撞最後湮滅。

很多人沒搞懂質能等價，就說這是品質轉化成了能量。但說難聽一點，如果你把這個反應放在一個密封的盒子裡，這個盒子和外界沒有任何的能量交換，那麼這個盒子自身的品質並不會變，無論發沒發生湮滅。湮滅後的能量也是有品質的。所以，這兩個物質粒子以能量的形式存在，而不是說出現了轉化關係。

說了這麼多，你可能會覺得我跑題了，實際上並沒有。因為我們只有搞清楚了上文的概念，才能搞清楚接下來要講的東西。按照目前的理論，我們知道的是宇宙起源於一次大爆炸。

在大爆炸之後，宇宙進入一種沒有物質粒子的狀態，也就是沒有電子、中子、質子之類的粒子，而我們所說的物質，其實就是這些粒子來構成的，所以，“物質到底是咋來的”這個問題的核心是物質粒子到底是咋來的。

我們可以直接給出答案，物質粒子是撞出來的。具體來說是這樣的，早期的宇宙就像很多人所描述的是“純能量”，說白了就是有大一堆的光子。而光子是自身的反粒子。光子具有的能量其實本身也就具有品質。（上文其實已經說了。）由於E=mc^2，我們挪一挪項，就會得到m=E/c^2，這就可以得到光子所具有的品質。

那光子是如何撞出物質粒子的呢？

根據質能方程，其實我們也隱約能夠感覺到了，如果光子的能量巨大，那麼它所對應的品質就可以比較大。所以，實際上，如果一對光子的能量要大於一對電子所對應的能量。（依舊是質能等價，可以通過E=mc^2，來得到電子所對應的能量。）下圖中，電子那一欄的左上角就是電子所具有的的品質，把這個數值再乘以c^2，就可以得到電子的能量。（這裡是叫做靜止能量。）

那麼就可以撞出電子，當然，如果一對光子的能量要大於一對電子的能量，那麼多餘的能量就會轉化為電子的動能。那要具備多少能量才能撞出來呢？

科學家發現，只要溫度達到60億度，光子就能撞出電子，這個溫度就叫做閾值溫度。不僅可以撞出電子，在不同的閾值溫度下，還可以撞出不同的粒子，如下表中：

所以，在宇宙大爆炸早期，這些粒子就是這樣撞出來的。

大家知道的是錯的，現今宇宙的物質是憑空產生的。物質是可以憑空產生，也可以憑空消失的。

微觀科學告訴我們，電子有波粒二象性，如果將電子無限放大，發現電子是一種能量波。這就解釋了物質的本質是波，是非物質的。這也解釋了為什麼愛因斯坦的能量方程把物質變成能量。因為物質原本就是能量的一種形態而已。

物質本身是非物質，非物質組成了物質，多麼可笑的世界。到頭來一切皆是空空如也。以是俱即世出世故。即如來藏妙明心元，離即離非，是即非即。

這個問題無非就是在問，宇宙的最初的最初是哪裡來的。

現在，以目前的科學理論來看，宇宙起源於溫度極高的奇點，這說明宇宙有一個起始點，並不是無限永恆的。那麼佐證這一看法的證據多嗎？

很多。

如果說在半個世紀之前，人們是不太相信的，或者認為它是很荒謬的理論，但是到了現在，大爆炸理論可以說是解釋宇宙起源的主流理論了。證據來源於觀測，比如兩個重要證據，微波背景輻射、星系遠離，另外還有大爆炸理論對於早期核合成的預測與觀測相符合，這些都在佐證大爆炸宇宙論。

既然宇宙存在起始點——奇點，那麼物質是哪裡來的？

我們知道，早期的宇宙是熾熱的夸克、膠子湯，後來溫度漸漸冷卻，“凝結”了四分之三的氫、四分之一的氦以及少量的鋰。有的人問了，夸克、膠子湯是怎麼來的呢？

奇點爆炸的純能量演化而來。

那純能量哪裡來的呢？或者說奇點哪裡來的呢？

量子漲落

這個在目前只有超弦理論有它的解釋，超弦理論認為奇點原本處於11維時空中，是11維時空中不斷進行的量子漲落，量子漲落產生了奇點，並在一瞬間爆炸。

如果還要問之前的之前，抱歉，科學現在還沒有那麼的無敵，想要無敵，還需要不停地前進啊。

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如果說奇點天生就存在，這樣的理由估計很多人不滿意。那好，科學家發揮充分的想象力，根據量子力學的最核心基本理論，提出了一個十分新奇的奇點誕生理論：即奇點也可能是量子漲落出來的！那麼何為量子漲落呢？

謝邀。

你的這個問題是上帝級的問題，誰知道宇宙大爆炸之前是什麼，只有上帝知道。我這裡給出現今看起來大多數科學家比較認同的理論。

科學家認為，真空存在量子漲落現象，這裡的真空，也就是大爆炸之前什麼也沒有的真真空，注意，我說的是真真空。這種真空中出現了量子漲落現象，量子的特性，左右自旋同時出現，那麼有可能剛好有量子漲落是出現+-量子糾纏特性。於是宇宙分化為+-宇宙，我們規定我們的宇宙為正宇宙。此理論基於負物質的發現，尤其是正電子的發現，正負電子對相遇，完全化為能量。

在此基礎上，又有人提出了弦理論，震動的弦，說白了還不是能量子在震動？

即使這樣，因為要形成我們的宇宙，巧合多得不可思議。譬如，我們的宇宙如果引力大一點點，也會讓宇宙收縮。引力小一點點，物質無法聚整合形為原子。所以又有新的理論新增，就是我們的宇宙只是眾多宇宙中的一員。有點像是上帝在擲骰子。由於天天擲骰子，終於有一天，擲骰子擲出我們現在的宇宙，至於其他宇宙，我們這個宇宙中的人認為是失敗產品。當然其他宇宙如果有更高階的智慧生命，認為我們的宇宙是失敗產品。這也是劉慈欣的科幻小說靈感降維打擊的來源。上帝擲出了許多不同維度的宇宙，而我們的宇宙是3+1維度，三維空間加時間。主意，相對論中，時空是整體，為時空。

根據物質不滅定律，物質（品質）不能憑空消失，當然也不能憑空產生。如果說宇宙是有限的，包括時間的有限和空間的有限，那現今宇宙的物質是從哪裡來的就說不清楚。因此有的人就要說宇宙是無始無終的，是無邊無際、無限無垠的，是一直都存在的，因而就避開了問題的詰問。

好，理解了奇點和全宇宙物質的關係，知道了全宇宙的物質是通過奇點而來，你也許又要問，通過奇點處是怎麼產生的全宇宙物質？或者說這些物質最初是從哪裡來的？這個問題我認為是這個世界本原的客觀實在性使然，讓宇宙從“無”中生有，也就是說宇宙起源於無，這個“無”是不以任何形式存在的純粹物性。世界是物質的，因此準確地說是“物”中生有。

若要回答這個問題，首先我們要明確物質的定義是什麼。

在人類認識的早期，物質是與實物等價的，其與虛無相對應。此時，物質是有的代名詞。因為，早期人類的認識是從模仿現象開始的。

後來，到了古希臘時期，人類產生了抽象思維，引起了唯物與唯心的爭論。於是，當時的物質概念是與心靈相對應的，物質是外在客觀存在的代表。

稍後，亞里士多德提出了以太的概念。他認為地球

這種問題本質上就是在問“一切是如何開始的？”，也取決於你對“物質”兩字的理解！古人認為世界是由“金木水火土”五種元素組成的，那麼物質就是指“金木水火土”！

而現在我們知道物質是指由最基本的幾十種元素組成的事物，比如說“光是物質嗎？”，並不是，光是一種能量，而通常情況下我們會把物質與能量分開來看，也就是說具有品質的物質（靜品質）！

那麼既然物質不會憑空消失也不會憑空出現，宇宙中的物質從哪裡來的？

按照量子力學的詮釋，物質並不是真的不會“憑空出現”，甚至恰恰相反，確實會“憑空出現”。假設存在絕對的真空，什麼都沒有（也就是所謂的“無”，事實上是不存在的），大自然會自發地阻止這種情況的出現，也就是說大自然非常厭惡真空的形成，這也是為什麼在地球上很難製造出真空狀態（即使是假真空）！

那麼大自然該如何物質絕對真空的出現？很簡單，讓某種事情發生！這就是量子起伏，在假設存在的絕對真空裡，虛粒子會像大海里的泡沫一樣通過賒借真空的能量隨機出現，然後瞬間消失，保持總體上的一個平衡，虛粒子的出現（雖然是瞬間的）意味著物質的出現，物質可以“憑空出現”！

有人可能會問“出現後不是瞬間消失了嗎？”，確實是這樣，不過這是在封閉系統裡，而我們所在的宇宙目前看來是一個開放系統，這種系統允許量子起伏的過程中有一定機率不會消失，雖然機率很低，但總是會發生的！

而從哲學思想上講，“有”也必須誕生於“無”，因為“有”和“無”是對立統一的，兩者依賴彼此而存在，必須同時存在！哲學上講，除了“有”就是“無”，如果“有”不是誕生於“無”，那就是誕生於“有”，那麼後面的“有”誕生於什麼呢？必然還是“無”！

而中國古代的《道德經》也具有這樣的哲學思想：天下萬物生於有，有生物無！