宇宙诞生之前什么都没有，物质是如何在虚空中诞生的？

我们每个人都很好奇，宇宙的这一切来源于哪里？宇宙真的是无中生有吗？要解答这个问题，我们首先要了解“无”的科学定义

在科学中什么是“无”

几个世纪以来我们试图用科学的方法来回答这个问题。为了了解这一切的来源，我们首先要给“无”下一个科学的定义。现在我们知道，在宇宙中充满了物质、辐射和能量，如果我们把以上这三种东西都排除在外，创造一个完美的、寒冷的、孤立的真空，你认为真空中还剩下什么？是真正的“无”吗？在我们的意识里，这是肯定的！

根据广义相对论，我们知道质量或能量的存在，就会扭曲宇宙的时空结构，也就是说，如果我们想真正达到物质虚无的状态，我们的宇宙就什么都没有。从理论上讲，理想的情况就是真实的虚无：没有辐射，没有能量，没有空间曲率。我们可以想象一个完全空无一物的空间，我们周围的时空没有曲率，而是完全平坦的。

这种“无”在我们宏观世界中是真正意义上的无，而我们目前的科学理论认为整个宇宙就是从这种虚无中诞生的。

如果我们将宇宙中的所有物质、能量和曲率移除，就只剩下一个空的时空。在大尺度上（这里的“大”意味着比质子等亚原子粒子大）时空确实看起来像我们上文中提到的平面网格。但是如果我们开始观察更小的尺度，这幅空的时空图景就不成立了。

在最小的物理尺度上（普朗克尺度）时空根本不是平的。空无一物的空间本身会振动和弯曲，在任何给定的时间内，看似空无一物的空间中其包含的能量存在根本的不确定性。

在非常小的尺度上，量子真空通过在非常短的时间内自发地产生成对的粒子和反粒子来表现出量子层面的基本不确定性。这不仅是理论上预测，也是实验性的事实。

我们可以人为地制造一个真空室，虽然这个真空室不是很完美，但足以探测到真空中自发产生的粒子-反粒子对的物理效应。

在一个真空室里面放两个平行的不带电的金属板，如果没有真空量子涨落，板块之间的力由万有引力决定。但是如果我们把两块板靠得足够近，就会发现真空波动会导致板块互相吸引！这种吸引力在本质上纯粹是量子涨落引起的，1948年以来我们已经探测到了这种效应，而且是绝对可靠的实验证据，这就是虚无的物理本质。现在，我们把真空量子涨落和时空膨胀结合起来！

一个充满量子涨落的真空和空间膨胀的结合会发生什么

我们都知道宇宙在早期经历了暴涨阶段，宇宙空间呈现出指数膨胀，如果宇宙膨胀得足够快，真空量子涨落产生的虚拟粒子对可能会陷入膨胀的时空中，也就是说产生的虚拟粒子对还没来得及湮灭，就会被空间的暴涨分隔开来，不会再次湮灭，而是延伸到“空”时空中！

如果宇宙的早期存在于亚稳态或假真空状态，那么只要保持这种状态，量子涨落就在宇宙的各个尺度上被拉伸。

但宇宙暴涨这种状态不会永远持续下去；宇宙最终会处在一种更加稳定的状态。当这种情况发生时，也就是宇宙暴涨结束的时候，宇宙会从亚稳态向更稳定的状态转变的过程中自发地产生物质和能量，这个过程被称为宇宙再加热。

曾经延伸到整个宇宙的量子涨落，就变成了物质/能量最初比平均密度略高或略低的区域。

随着宇宙年龄的增长，在万有引力的作用下，在数百万乃至数十亿年的时间里，密度更大的区域不断增长，形成了今天充斥着我们的宇宙的恒星、星系和星团。

当宇宙发展到今天的时候，我们就看得到现在所处宇宙的模样。我们从无到有，这一切都来自于只包含量子真空能量的空时空，是“虚无”的真空创造了今天的宇宙，创造了数十亿个星系、恒星，以及我们所知道的一切。

我们所知道的一切正是来自虚无的真空

最令人惊奇的是我们现在看到的宇宙仍然在膨胀，而且空间中还包含了少量的真空能量。

这说明宇宙暴涨停止时，有一部分真空能量被锁定在了真空中，真空仍然有一个非零的基本能量。这种时空的基本结构，最终会随着恒星燃烧、死亡、星系分离、所有不稳定的粒子的衰变，会让宇宙在遥远的未来再次进入一个寒冷、平坦、空虚、膨胀的虚无状态。

因此整个宇宙来自于一种虚无的状态，而我们的宇宙最终也会返回到另外一种稍微不同的虚无状态。一切都从这个虚空中来，我们本身就是虚无。