宇宙是如何诞生的？

千百年来，无数的疑问都指向一个无法解释的事实 :物质是怎么产生的？我们知道，根据最基本的物理定律，物质不会凭空产生或消失，那么宇宙开端伊始难道就存在物质嘛？如果你说如今宇宙中的所有物质都是宇宙中本来就有的，那么我想质问你一句：这些“本来就有”的物质是怎么“有”的？是上帝变出来的嘛？显然这是自欺欺人的解释。我们是要探求客观世界的客观真理，而不是用自己的想象力创造出一个万能的造物主。

摘自《量子力学史话》：
曾几何时，所有的科学家都认为，无中生有是绝对不可能的。物质不能被凭空制造，能量也不能被凭空制造，遑论时空本身。但是不确定性原理的出现把这一切旧观念都摧枯拉朽一般地粉碎了。
海森堡告诉我们，在极小的空间和极短的时间里，什么都是有可能发生的，因为我们对时间非常确定，所以反过来对能量就非常地不确定。能量物质可以逃脱物理定律的束缚，自由自在地出现和消失。但是，这种自由的代价就是它只能限定在那一段极短的时间内，当时刻一到，灰姑娘就要现出原形，这些神秘的能量物质便要消失，以维护质能守恒定律在大尺度上不被破坏。
不过上世纪60 年代末，有人想到了一种可能性：引力的能量是负数(因为引力是吸力，假设无限远的势能是0，那么当物体靠近后因为引力做功使得其势能为负值)，所以在短时间内凭空生出的能量物质，它们之间又可以形成引力场，其产生的负能量正好和它们本身抵消，使得总能量仍然保持为0，不破坏守恒定律。这样，物质就可以免于刚一诞生就要消失的命运，真的从一无所有中产生了。
许多人都相信，我们的宇宙本身就是通过这种机制产生的。量子效应使得一小块时空突然从根本没有时空中产生，然后因为各种力的作用，它突然指数级地膨胀起来，在瞬间扩大到整个宇宙的尺度。MIT 的科学家阿伦. 古斯(Alan Guth) 在这种想法上出发，创立了宇宙的“暴涨理论"(Ination)。在宇宙创生的极早期，各块空间都以难以想象的惊人速度暴涨，这使得宇宙的总体积增大了许多许多倍。这就可以解释为什么今天它的结构在各个方向看来都是均匀同一的。
暴涨理论创立以来也已经出现多个版本，不过很难确定地证实这个理论究竟是否正确，因为宇宙毕竟不像我们的实验室可以随心所欲地观测研究。但大多数物理学家对其还是偏爱的，认为这是一个有希望的理论。1998 年，古斯还出版了一本通俗的介绍暴涨的书，他最爱说的一句话是：“宇宙本身就是一顿免费午餐。”意思是宇宙是从一无所有中而来的。

在任何时候，大自然都固执地坚守着这一底线: 绝不让我们有任何机会可以同时得到位置和动量的精确值。任凭我们机关算尽，花样百出，它总是比我们高明一筹，每次都狠狠的把我们的小聪明击败。不能测量电子的位置和动量？我们来设计一个极小极小的容器，它内部只能容纳一个电子，不留下任何多余的空间，这下如何？电子不能乱动了吧？可是，首先这种容器肯定是造不出来的，因为它本身也必定由电子组成，所以它本身也必然要有位置的起伏，使内部的空间涨涨落落。退一步来说，就算可以，在这种情况下，电子也会神秘地渗过容器壁，出现在容器外面，像传说中穿墙而过的崂山道士。不确定性原理赋予它这种神奇的能力，冲破一切束缚。还有一种办
法，降温。我们都知道原子在不停地振动，温度是这种振动的宏观表现，当温度下降到绝对零度，理论上原子就完全静止了。那时候动量确定为零，只要测量位置就可以了吧？可惜，绝对零度是无法达到的，无论如何努力，原子还是拼命地保有最后的一点内能不让我们测准它的动量。不管是谁，也无法让原子完全静止下来，传说中的圣斗士也不行――他们无法克服不确定性原理。
动量p 和位置q，它们真正地是“不共戴天”。只要一个量出现在宇宙中，另一个就神秘地消失。要么，两个都以一种模糊不清的面目出现。海森堡很快又发现了另一对类似的仇敌，它们是能量E 和时间t。只要能量E 测量得越准确，时刻t 就愈加模糊；反过来，时间t 测量得愈准确，能量E 就开始大规模地起伏不定。而且，它们之间的关系遵守相同的不确定性规则：
E *t > =h/2Pi
各位看官，我们的宇宙已经变得非常奇妙了。各种物理量都遵循着海森堡的这种不确定性原理，此起彼伏，像神秘的大海中不断升起和破灭的泡沫。在古人看来，“空”就是空荡荡无一物。不过后来人们知道了，看不见的空气中也有无数分子，“空”应该指抽空了空气的真空。再后来，人们觉得各种场，从引力场到电磁场，也应该排除在“空”的概念之外，它应该仅仅指空间本身而已。
但现在，这个概念又开始混乱了。首先爱因斯坦的相对论告诉我们空间本身也能扭曲变形，事实上引力只不过是它的弯曲而已。而海森堡的不确定性原理展现了更奇特的场景：我们知道t 测量得越准确，E 就越不确定。所以在非常非常短的一刹那，也就是t 非常确定的一瞬间，即使真空中也会出现巨大的能量起伏。这种能量完全是靠着不确定性而凭空出现的，它的确违反了能量守恒定律！但是这一刹那极短，在人们还没有来得及发现以前，它又神秘消失，使得能量守恒定律在整体上得以维持。间隔越短，t 就越确定，E 就越不确定，可以凭空出现的能量也就越大。
所以，我们的真空其实无时无刻不在沸腾着，到处有神秘的能量产生并消失。爱因斯坦告诉我们，能量和物质可以互相转换，所以在真空中，其实不停地有一些“幽灵”物质在出没，只不过在我们没有抓住它们之前，它们就又消失在了另一世界。真空本身，就是提供这种涨落的最好介质。

当我们抬头仰望星空的时候，会看见无数的恒星，这些密密麻麻的星星点点，代表着无数个不同的时钟，他们每个星球的时间都和我们不一样，这些恒星见证了数十亿，甚至数百亿年的流逝，相比较而言，宇宙的生命要长的多，137亿年。

宇宙的最初形态被称为“奇点”这个点没有体积质量无限大温度无限高。后来发生膨胀，也就是“创世大爆炸”。大爆炸后才产生了时间和空间，在宇宙内有大团的气体，他们冷却后聚集形成天体，超大团的气体会形成很多天体，于是星系就形成了。现在宇宙仍然处于膨胀状态。

十万个冷知识

广明89，现在宇宙可不一定在膨胀，也有科学家说宇宙可能在收缩，就着发生碰撞再产生一个新的宇宙，接着膨胀，再收缩碰撞，是永无止境的