要解釋物質(zhì)如何“無中生有”最好通過量子場論來說。

用量子場論來看，物質(zhì)存在的基本形態(tài)是量子場，每種粒子都可以看成是每種場的量子化表現(xiàn)。

大概意思就是，我們生活的空間中同時充滿了各種場，彼此相互疊加，每一種粒子對應(yīng)一種場。比如光子對應(yīng)電磁場，電子對應(yīng)電子場，中微子對應(yīng)中微子場，62種基本粒子就有62種不同的場，同時可以分為三類：實物粒子場（費米子場）、媒介子場（規(guī)范場）、希格斯粒子場。

場是比粒子更基本的物質(zhì)狀態(tài)

量子場論認(rèn)為，在所有場處于基態(tài)時，就是我們說的真空狀態(tài)，沒有任何粒子。基態(tài)是一種最低能量狀態(tài)，不是沒有能量。

而我們宇宙中隨時有能量波動，當(dāng)某種場受到對應(yīng)的能量影響，場由基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，就會產(chǎn)生相應(yīng)的粒子。場的不同激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的粒子數(shù)目及運動狀態(tài)都不一樣。

粒子的產(chǎn)生和溟滅，代表的對應(yīng)場的激發(fā)和退激。不同場之間能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，這些能量裝換就變現(xiàn)為種種物理現(xiàn)象。

比如中子通過β衰變變?yōu)橘|(zhì)子、電子和反中微子的過程，用量子場論表現(xiàn)就是下圖。

由于場之間的弱相互作用，中子場由激發(fā)態(tài)退激到基態(tài)，釋放的能量引起質(zhì)子場、電子場、中微子場的激發(fā)，表現(xiàn)為中子泯滅，產(chǎn)生一個質(zhì)子、一個電子、一反中微子。

所以說以量子場來看，真空其實并不是無，真空有基態(tài)的能量，而物質(zhì)能“無中生有”其實是能量轉(zhuǎn)變成了物質(zhì)而已。

物質(zhì)的這種“無中生有”方式其實還容易理解，但如果我告訴你，科學(xué)家們認(rèn)為宇宙也是“無中生有”來的，你相信嗎？

借題發(fā)揮，講一講宇宙“無中生有”的由來

現(xiàn)在最主流的宇宙理論是大爆炸理論，最早是1932年由比利時天文學(xué)家勒梅特首先提出宇宙是動態(tài)膨脹的假設(shè)，1948年，由移居美國的蘇聯(lián)物理學(xué)家伽莫夫在勒梅特假設(shè)的基礎(chǔ)上正式提出了宇宙膨脹的理論。

而真正讓這個理論成為網(wǎng)紅的“大爆炸”一詞，實際上來自于當(dāng)時此理論的反對派英國天文學(xué)家霍伊爾。霍伊爾在上世紀(jì)50年代經(jīng)常在電視上科普，而且堅持宇宙是穩(wěn)恒態(tài)的觀點。于是他用“大爆炸”來嘲笑這一理論，從此讓宇宙大爆炸家喻戶曉。

但隨著伽莫夫預(yù)測的“宇宙背景輻射”相繼被眾多科學(xué)家證實，宇宙大爆炸理論瞬間成為了解釋宇宙的第一大理論，在20世紀(jì)80年代，大爆炸理論得到進(jìn)一步修正，科學(xué)家們提出了暴脹宇宙理論，即除了無法解釋了宇宙奇點，再宇宙初期曾發(fā)生過超光速的超急速膨脹。

在從大爆炸開始后10-36s到10-32s間，宇宙從不原子還小的體積擴(kuò)脹到了250px直徑的球體。而光通過250px的空間，大概需要3.3×10-10s的時間。

至此，宇宙理論算是比較完整了，但奇點仍然是一個難題。

宇宙誕生時的“奇點”是一個物理上最不能接收的無窮大概念，無窮是一個純數(shù)學(xué)的概念，在物理中其實是不適用的。

宇宙奇點讓一切科學(xué)定律都失效了，這就成為了宇宙學(xué)最大的疑難：奇性疑難。

為了攻克這一難題，就出現(xiàn)了用量子理論來研究宇宙起源問題的量子宇宙學(xué)。因為誕生時宇宙的尺度是極小的，當(dāng)然也就適合量子力學(xué)的解答范疇。

1982年，霍金等人最先用廣義相對論與量子力學(xué)結(jié)合的量子引力場論來研究宇宙起源問題，用宇宙波函數(shù)來描述宇宙誕生時的量子狀態(tài)，運用費曼的路徑積分方法就可以得出宇宙出現(xiàn)的概率幅。

也就是說霍金等人的量子宇宙學(xué)可以從“無”中生“有”，這就避免了“奇點”的出現(xiàn)。至少在量子力學(xué)上，這種描述完全是合情合理的。

結(jié)論

“無，名天地之始；有，名萬物之母?！本拖窭献拥恼軐W(xué)思想一樣，或許“無中生有”才是宇宙的真諦。而科學(xué)是讓我們真正能看透這一本質(zhì)的唯一手段。

看山是山，看山不是山，看山還是山。古人早有預(yù)言，但探知這條路，如果不堅定的走下去，永遠(yuǎn)不知道何為“還是”？