前言：理論認(rèn)為，組成宇宙的基本要素是物質(zhì)、能量、時(shí)間和空間。任何物質(zhì)都是由兩種相同或者不同的其他物質(zhì)組成的；物質(zhì)帶正、負(fù)電荷是相對的；物質(zhì)沒有最小單位等新的觀點(diǎn)。物質(zhì)就是能量，能量也就是物質(zhì)，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)變化是通過能量來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)較小的微粒物質(zhì)聚合組成較大的微粒物質(zhì)時(shí)，能量儲(chǔ)藏到較大的微粒子物質(zhì)內(nèi)部，相反當(dāng)較大的微粒子物質(zhì)分解形成較小的微粒子物質(zhì)時(shí)，能量從較大的微粒子物質(zhì)內(nèi)部釋放出來。在物質(zhì)和能量的運(yùn)動(dòng)變化中，始終保持物質(zhì)的質(zhì)量守恒和能量守恒。

關(guān)鍵詞：宇宙演化，物質(zhì)；能量；認(rèn)識；天文，天體物理學(xué)；循環(huán)；平行宇宙，蟲洞，量子，暗物質(zhì)，暗能量，量子理論，粒子物理學(xué)，引力場，引力波

物質(zhì)能量循環(huán)理論認(rèn)為，物質(zhì)是構(gòu)成宇宙的物質(zhì)基礎(chǔ)，能量是宇宙運(yùn)動(dòng)變化的表現(xiàn)；宇宙的運(yùn)動(dòng)和變化是物質(zhì)在能量的作用下運(yùn)動(dòng)和變化來實(shí)現(xiàn)的，能量是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和變化的動(dòng)力，沒有能量的存在，就沒有物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化；物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化是在宇宙的空間實(shí)現(xiàn)的，物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化也就產(chǎn)生了時(shí)間。

具有當(dāng)今已知的一些著名天文物體的宇宙地圖。長度比例向右呈指數(shù)增長。天體顯示為放大尺寸，以便能夠欣賞其形狀。

一、宇宙的成分：宇宙的基本物質(zhì)構(gòu)成

宇宙幾乎完全由暗能量、暗物質(zhì)和普通物質(zhì)組成。其它為電磁輻射（估計(jì)占宇宙總質(zhì)量的0.005%到接近0.01%）和反物質(zhì)。我們現(xiàn)在知曉，宇宙中的一切我們所見的普通物質(zhì)都是由原子所構(gòu)成的。從微觀世界的基本粒子，如我們熟悉的電子（輕子），夸克以及我們不熟悉的玻色子等等。到宏觀世界我們?nèi)庋鬯芸匆姷恼麄€(gè)宇宙物質(zhì)結(jié)構(gòu)，如星系星云等等。

在宇宙的歷史進(jìn)程中，各種物質(zhì)和能量的比例都在發(fā)生著變化。在過去的20億年中，宇宙內(nèi)所產(chǎn)生的電磁輻射的總量減少了1/2。今天，普通物質(zhì)包括原子、恒星、星系以及生命只占到宇宙總含量的4.9%。目前這類物質(zhì)的總密度很低，大約每立方厘米4.5×10的-31次方克，相當(dāng)于每四立方米體積中只有一個(gè)質(zhì)子的密度。目前我們所能了解的暗能量和暗物質(zhì)是未知的。暗物質(zhì)是一種尚未被確認(rèn)的神秘物質(zhì)，占到宇宙物質(zhì)含量的26.8%。而暗能量是真空空間的能量，就是它導(dǎo)致了宇宙膨脹的加速，大約占到宇宙總含量的68.3%。

宇宙中的暗能量
目前我們知曉宇宙正在加速膨脹，但是對宇宙膨脹為什么加速的解釋目前仍然是難以捉摸的。不過我們目前多少知道一點(diǎn)，它可能是由于“暗能量”造成的，一種未知的能量形式，被假設(shè)為能穿透空間。在質(zhì)量-能量等效的基礎(chǔ)上，暗能量的密度(~7×10的-30次方g/cm3)遠(yuǎn)小于星系內(nèi)普通物質(zhì)或暗物質(zhì)的密度。然而，在當(dāng)前的暗能量時(shí)代，它支配著宇宙的質(zhì)能，因?yàn)樗诳臻g上是均勻的。
宇宙中的暗物質(zhì)
暗物質(zhì)是一種假設(shè)的物質(zhì)，在整個(gè)電磁波譜中是不可見的，但是它占據(jù)了宇宙中大部分的普通物質(zhì)。暗物質(zhì)的存在和性質(zhì)是從其對可見物質(zhì)、輻射和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的引力效應(yīng)中推斷出來的。除了中微子（一種熱暗物質(zhì)），其它暗物質(zhì)還沒有被直接探測到，這使得它成為了現(xiàn)代天體物理學(xué)中最大的謎團(tuán)之一。暗物質(zhì)既不發(fā)射也不吸收任何顯著水平的光或任何其他電磁輻射。暗物質(zhì)估計(jì)占宇宙總質(zhì)量-能量的26.8%，占宇宙總物質(zhì)的84.5%。
宇宙中的普通物質(zhì)
宇宙中剩余的4.9%的質(zhì)量-能量是普通物質(zhì)，也就是原子、離子、電子以及它們形成的物質(zhì)。這里面包括了恒星，我們從星系中看到的所有光幾乎都是由恒星自身發(fā)出的，以及還包括星際和星系間的星際氣體、行星和日常生活中所有可以碰撞、觸摸或擠壓的物體。事實(shí)上，宇宙中絕大多數(shù)的普通物質(zhì)是看不見的，因?yàn)橛钪嬷械男窍岛托窍祱F(tuán)內(nèi)的可見恒星和氣體的普通物質(zhì)的質(zhì)量-能量密度只占據(jù)了不到10%。
普通物質(zhì)通常存在于固態(tài)、液體、氣體和等離子體四個(gè)狀態(tài)（或相）中。然而，隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，新的物質(zhì)狀態(tài)被呈現(xiàn)出來，如玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)和費(fèi)米子凝聚態(tài)。
普通物質(zhì)由兩種基本粒子組成：它們是夸克和輕子。例如，質(zhì)子由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成；中子由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成；電子是一種輕子。原子由原子核組成，原子核由質(zhì)子和中子組成，而電子則圍繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)樵拥拇蟛糠仲|(zhì)量都集中在由重子組成的原子核中，所以天文學(xué)家經(jīng)常用重子物質(zhì)這個(gè)術(shù)語來描述普通物質(zhì)，這個(gè)“重子物質(zhì)”的另外一小部分是由電子云構(gòu)成。
大爆炸后不久，早期宇宙的夸克-膠子等離子體（quark–gluon plasma）已經(jīng)冷卻到兩萬億度以下，這時(shí)原始的質(zhì)子和中子開始形成。幾分鐘后，在一個(gè)被稱為太初核合成（Big Bang nucleosynthesis）的過程中，原始質(zhì)子和中子開始形成原子核。這種核合成形成了較輕的元素，那些原子序數(shù)較小的形成到鋰和鈹?shù)容p元素，然而較重元素的豐度隨著原子序數(shù)的增加而急劇下降。此時(shí)可能已經(jīng)形成了一些硼元素，但下一個(gè)較重的元素，碳，沒有形成顯著的量數(shù)。由于宇宙的膨脹導(dǎo)致溫度和密度的快速下降，因此大爆炸核合成在大約20分鐘后停止。一些重元素（金屬量）的后續(xù)形成是由恒星核合成和超新星核合成引起的。

二、宇宙的演化：從奇點(diǎn)大爆炸到太陽系形成

宇宙歷史大事件總綱

自然演化歷程

1.宇宙起源：宇宙起源于一場大爆炸是目前主流的假說。138億年前，爆炸之初，物質(zhì)只能以中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等基本粒子形態(tài)存在。宇宙爆炸之后的不斷膨脹，導(dǎo)致溫度和密度很快下降。隨著溫度降低、冷卻，逐步形成原子、原子核、分子，并復(fù)合成為通常的氣體。氣體逐漸凝聚成星云，星云進(jìn)一步形成各種各樣的恒星和星系，最終形成我們?nèi)缃袼吹降挠钪妗?/span>

4.太陽系的誕生

銀河系是一個(gè)棒旋星系，直徑約10萬光年，包括一千億到四千億恒星。太陽是銀河系較典型的恒星，位于分支懸臂獵戶臂上，根據(jù)星云假說模型：太陽系的形成和演化始于46億年前一片巨大分子云中一小塊的引力坍縮。大多坍縮的質(zhì)量集中在中心，形成了太陽，其余部分?jǐn)偲讲⑿纬闪艘粋€(gè)原行星盤，繼而形成了行星、衛(wèi)星、隕星和其他小型的太陽系天體系統(tǒng)。

太陽系沿著一個(gè)距離銀河系銀心大約3萬光年的圓形軌道獨(dú)自運(yùn)行。它的速度大約是每秒鐘220公里。太陽系繞銀心完成一周公轉(zhuǎn)，即一銀河年大約在2.2~2.5億年的范圍。自從太陽系的形成以來，它已經(jīng)至少這樣轉(zhuǎn)了20周。

整個(gè)演化過程讓我們知曉，宇宙大爆炸誕生了一切，宇宙演化、恒星演化制造了宇宙的基本元素、一切物質(zhì)的最初源頭。

三、宇宙的基本要素及其關(guān)系

1 物質(zhì)

宇宙由物質(zhì)構(gòu)成的，物質(zhì)就是宇宙中有形狀和質(zhì)量物體的總和，它包括分子、原子、原子核和核外電子、夸克等。物質(zhì)能量循環(huán)理論認(rèn)為，物質(zhì)沒有最小單位，任何物質(zhì)只有在極限條件下才有最小單位。極限條件就是指在特定的環(huán)境條件，能量在最大的作用下，不能將物質(zhì)分解為更小物質(zhì)的條件，比如，溫度持續(xù)升高，會(huì)使分子物質(zhì)發(fā)生分解成為微粒子物質(zhì)，但是，當(dāng)溫度升高到不能升高的時(shí)候，這時(shí)，已就達(dá)到極限條件，這種情況下的物質(zhì)就是宇宙中的最小物質(zhì)。宇宙中的物質(zhì)，是根據(jù)宇宙的環(huán)境條件決定的，環(huán)境條件是由能量決定的，當(dāng)改變物質(zhì)的環(huán)境條件后，物質(zhì)隨著能量的轉(zhuǎn)化而發(fā)生物質(zhì)的變化。

2.物質(zhì)分類

物質(zhì)是由粒子構(gòu)成的，所有的粒子可以分為兩類：

玻色子（boson），如：光子、中微子等，沒有靜止質(zhì)量，作為傳遞引力、電磁力、強(qiáng)弱作用力的介質(zhì)。

費(fèi)米子（fermion），如：電子、質(zhì)子、中子等，具有靜止質(zhì)量，相互之間通過玻色子產(chǎn)生相互作用，如引力、電磁力

光子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：

黑洞（the black hole）

當(dāng)黑洞吞沒環(huán)繞其公轉(zhuǎn)的星系物質(zhì)后，就可以獲得巨大的角動(dòng)量，使其圓周切線速度逼近光速c，這時(shí)，黑洞的強(qiáng)大離心力足可以將光子分解為正中子（+n）和反中子（-n）

3 物質(zhì)的特性：

3.1 物質(zhì)的正負(fù)電荷、陰性和陽性是相對的

宇宙中的物質(zhì)的變化運(yùn)動(dòng)是通過物質(zhì)之間的正負(fù)電荷、陰性和陽性的性質(zhì)來完成的，但是物質(zhì)的中性、陰性、陽性、正負(fù)電荷不是絕對的，它只是在相應(yīng)的環(huán)境條件下表現(xiàn)的特征，當(dāng)物質(zhì)的環(huán)境發(fā)生變化后，物質(zhì)的中性、陰性、陽性、正負(fù)電荷也就發(fā)生了變化。

3.2 物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的

當(dāng)物質(zhì)處于最小粒子狀態(tài)時(shí)，物質(zhì)的能量表現(xiàn)為溫度的大小與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度，當(dāng)較小的粒子物質(zhì)聚合在一起形成較大的粒子物質(zhì)時(shí)，通過一種特殊的鍵將能量存儲(chǔ)到較大的粒子物質(zhì)里，我們把這種特殊的功能鍵叫微粒子鍵，根據(jù)形成物質(zhì)的不同，我們又把它命名不同的功能鍵，比如夸克形成質(zhì)子和中子叫質(zhì)子鍵或者中子鍵。由于能量的存儲(chǔ)，所以，不同的物質(zhì)所表現(xiàn)的能量與運(yùn)動(dòng)不一樣。

3.3 物質(zhì)和能量是同時(shí)存在的

能量是物質(zhì)固有的，當(dāng)物質(zhì)發(fā)生變化以后始終保持質(zhì)量和能量的守恒。從靜止的觀點(diǎn)來看能量就是物質(zhì)，從運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)來看物質(zhì)就是能量。

3.4 物質(zhì)具有信息傳播的功能

物質(zhì)的信息傳播主要表現(xiàn)在物質(zhì)在A地將聲音、形狀、氣味、顏色等信息傳播到B地。從分子物質(zhì)到微粒子物質(zhì)都有信息傳播的功能，物質(zhì)的不同，信息傳播表現(xiàn)就不一樣。

3.5 物質(zhì)的多樣性

分子物質(zhì)是由不同的分子構(gòu)成的，分子物質(zhì)是由兩個(gè)或者兩個(gè)以上相同或者不同的原子組成的，原子、原子核、中子、質(zhì)子、夸克等任何物質(zhì)都是由兩種或兩種以上不同的物質(zhì)構(gòu)成的?？淇瞬⒉皇俏镔|(zhì)的最小組成單位，當(dāng)夸克再獲得能量以后，仍然會(huì)分解出更小的微粒子物質(zhì)單位。

4.能量

物質(zhì)的變化、運(yùn)動(dòng)是通過能量來實(shí)現(xiàn)的，物質(zhì)在微粒子狀態(tài)下，能量就是物質(zhì)的溫度和物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度的總和，所有的其他能量都是在此基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)化形成的。能量始終遵循能量守恒。物質(zhì)有一個(gè)共同的規(guī)律，就是當(dāng)較小的粒子物質(zhì)形成較大的粒子物質(zhì)以后，物質(zhì)的能量以微粒子鍵的形式將能量儲(chǔ)藏到較大的粒子物質(zhì)內(nèi)部，當(dāng)較大的粒子物質(zhì)形成較小的粒子物質(zhì)時(shí)微粒子鍵破裂釋放能量，比如核爆炸以后就會(huì)釋放大量的能量。

5.宇宙的空間

宇宙中的一切物質(zhì)是在宇宙的空間里運(yùn)動(dòng)的。宇宙的空間是一個(gè)沒有邊緣的無窮大空間，廣義上的宇宙含義是指太空中整個(gè)無窮的空間以及所有的物質(zhì)現(xiàn)象；狹義上的宇宙含義是指整個(gè)無窮的空間里有物質(zhì)的總和占有的空間。由于物質(zhì)之間有吸引力的存在，所以太空的的物質(zhì)是以群體結(jié)構(gòu)的形式在太空中運(yùn)動(dòng)的。我們通常說的“真空”是指一定的空間里沒有分子物質(zhì)存在的狀態(tài)，但是在宇宙中，理論上的真空是不存在的，分子存在外，還有大量的夸克、輕子、中微子以及微粒子物質(zhì)存在。絕對真空是指單位空間里沒有分子物質(zhì)和微粒子物質(zhì)的存在。在絕對真空的狀態(tài)下，物質(zhì)與物質(zhì)之間有相互擠壓的作用下，產(chǎn)生吸引力，假如宇宙中只有銀河系的存在，那么銀河系以外空間就處于絕對真空狀態(tài)，銀河系也就是在這絕對真空變化運(yùn)動(dòng)的。

6.宇宙的時(shí)間

宇宙的時(shí)間是指物質(zhì)發(fā)生位移的時(shí)段，或者說是物質(zhì)發(fā)生變化產(chǎn)生的時(shí)段。年月日、時(shí)分秒是人為定義的，根據(jù)宇宙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。宇宙有沒有起點(diǎn)或者最終時(shí)間？由于物質(zhì)和能量之間的互相轉(zhuǎn)化，所以宇宙中時(shí)間沒有起點(diǎn)，也沒有終點(diǎn)。

7.物質(zhì)、能量、時(shí)間、空間的關(guān)系

從宏觀來來看，宇宙是由分子物質(zhì)組成的，分子是由原子組成的，原子是由原子核和核外電子組成的，原子核和核外電子是由中子組成的，中子是由夸克組成的，其實(shí)夸克并不是物質(zhì)的最小單位，它仍然是由兩種或者兩種以上物質(zhì)組成的。當(dāng)大物質(zhì)分解成小物質(zhì)后，比如分子物質(zhì)分解成原子物質(zhì)，物質(zhì)的能量就會(huì)釋放出來，表現(xiàn)在溫度升高或者運(yùn)動(dòng)速度加快；同樣原理，當(dāng)小物質(zhì)合成大物質(zhì)后，比如原子物質(zhì)合成形成分子物質(zhì)，物質(zhì)的能量就集聚到分子物質(zhì)里，主要表現(xiàn)在分子物資的溫度降低或者分子物質(zhì)的速度減慢。物質(zhì)在變化過程中，始終保持能量、物質(zhì)始終保持守恒。在小物質(zhì)形成大物質(zhì)的過程中，小物質(zhì)之間不是等比例量的，很多小物質(zhì)會(huì)剩余或者說沒有在特定條件下形成大物質(zhì)，所以這些小物質(zhì)就會(huì)以本身的特性存在于宇宙中，當(dāng)小物質(zhì)的密度越大，溫度就越高，密度越小溫度就越低。

8.宇宙的運(yùn)動(dòng)

銀河系的中心，是一個(gè)很大的逐漸膨脹的微粒子物質(zhì)團(tuán)，在膨脹的過程中，質(zhì)量是沒有變化的，由于體積增加，邊緣處就會(huì)溢出小的微粒子物質(zhì)團(tuán)離開并圍繞銀河系的中心，這些溢出來的微粒子物質(zhì)團(tuán)的體積再增大，溫度就逐漸下降，較大的又分裂出多個(gè)小的微粒子物質(zhì)團(tuán)，形成最原始的星系。隨著微粒子物質(zhì)團(tuán)的體積膨脹，溫度就逐漸下降，微粒子逐漸形成夸克、中子、原子核、電子、原子，最后形成分子物質(zhì)，便形成現(xiàn)在的星球。部分銀河系的中心溢出的微粒子物質(zhì)團(tuán)，由于體積變化不大，仍然以微粒子物質(zhì)團(tuán)的形式存在銀河系便形成黑洞，形成星球的獨(dú)立形成了恒星。當(dāng)銀河系的中心的微粒子物質(zhì)團(tuán)都形成星球以后，銀河系不但不再膨脹，反而逐漸收縮，最后又形成微粒子物質(zhì)狀態(tài)的銀河系。所以，宇宙既沒有起源時(shí)間，也沒有滅亡時(shí)間，是一個(gè)周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

四、宇宙物質(zhì)循環(huán)過程：物質(zhì)大循環(huán)理論

當(dāng)一個(gè)星系的銀臂開始出現(xiàn)之初，在超核場（即黑洞引力場）的誘導(dǎo)下，超核雙極表面上由超流體態(tài)物質(zhì)形成的不計(jì)其數(shù)的自由渦極速地產(chǎn)生著cn粒子；在強(qiáng)大的超核場的斥力作用下，這些cn粒子加速遠(yuǎn)離超核兩極；與此同時(shí)，極高密度的cn粒子不斷凝聚成各種光子、進(jìn)而凝聚成電子、質(zhì)子等有質(zhì)量的粒子。這時(shí)，在超核的引力作用和旋轉(zhuǎn)超核引力場的拖拽作用下，這些有質(zhì)量的粒子開始偏離原來的運(yùn)動(dòng)方向，沿著三維的曲線路徑向超核的赤道面運(yùn)動(dòng)，形成原始星云。

愛因斯坦說：“物理學(xué)家的最高使命就是要得出那些普遍的基本定律，由此借助純粹的演繹建立起世界圖景。通往這些定律是沒有邏輯通路的，只有基于對經(jīng)驗(yàn)的同情直覺才能得到這些定律?！保ǘ∫? 《愛因斯坦：研究的原則——在普朗克60歲生日慶典上的致辭》.

參考：維基百科