物质是什么，从哪里来？这是自古以来许多先哲们都在思考的一个问题。早期关于物质来源的论述，大多为神话传说或宗教教义。在西方很早就有上帝创造世界的传说，大概就是上帝挥手间有了光明和太阳，再次挥手间有了空气和水，就这样凭着上帝的意志，短短几天之内创造了世间万物。大约在2500年前的我国古代道教创始鼻祖老子在《道德经》写道：“道生一、一生二、二生三、三生万物”，认为万物都是由“道”衍生出来的。
用现代科学论述物质来源，流传最广且影响最深的，莫过于“大爆炸宇宙理论”了。大爆炸宇宙论认为，在一百多亿年前，宇宙从一个体积无限小，密度无限大，温度无限高的“奇点”爆炸开来。在大爆炸发生之初，由于温度极高，物质只能以夸克、胶子、电子、光子等粒子形态存在。随着温度不断降低，这些粒子结合成为质子和中子。随着时间的进一步推移，温度降得更低，质子和中子的运动速度也大大降低，其本身所具有的能量也在降低，质子和中子结合成为氢、氦、锂等元素，这些元素就是以后演化成万物的基础。
物质
2300多年前的雅典，有一个叫做德谟克利特的哲学家，他认为：世界上所有的物质，都是由不可分的最小单元，也就是“原子”所构成。在德谟克利特看来，物质其实就是一大堆原子的堆砌。当然，德谟克利特的原子，并不是现代物理学意义上的原子，他说的仅仅是一种哲学上的思辨。他认为，所有的物质都是原子这种建筑材料构成的，原子就是砖块，而这些砖块的性质都是一样的，只不过是因为排列、堆砌的形式不同，所以造成了宏观层面上物质不同的形态。
与德谟克利特同时代的另一位哲学家，叫做恩培多克勒，他也相信世界万物是由最小的单元——原子构成的。但是他认为，这些原子是有不同种类的，是各种各样不同性质的原子一起构造完成了丰富多彩的物质世界。他认为，原子包括了火原子、空气原子、水原子、土原子等。中国古代的哲学家们，也将物质划分为5种基本成分，那就是水、木、金、火、土。
直到16世纪的伽利略时代，实验科学出现后，人类逐渐认识到，千变万化的物质世界，是由不同物质分子构成的，而构成各种分子的，是一百多种元素。
大约在300多年前，艾萨克·牛顿提出了所有物质都是由粒子构成的观点。150年后，詹姆斯克拉克麦克斯韦引入了电磁波，认为粒子是力学的组成部分，而波是电磁学的组成部分，最终确定了粒子和波是构成物质的两个种成分。
化学元素周期表
现代科学认为，物质就是构成宇宙间一切物体的实物和场。例如，空气和水，食物和棉布，煤炭和石油，钢铁和铜、铝以及人工合成的各种纤维、塑料等都是物质，我们人体本身也是物质。除这些实物之外，光、电磁场等也是物质，只不过它们是以场的形式出现的物质。物质的种类形态万千，物质的性质多种多样。气体状态的物质，**状态的物质，或固体状态的物质；单质、化合物或混合物；金属和非金属；无机物和有机物；天然存在的物质和人工合成的物质；无生命的物质与有生命的物质以及实体物质和场物质等。拥有不同化学式是不同的物质，拥有同一种化学式而结构不同也是不同的物质。物质的种类虽多，但它们有其特性，那就是能够被观测或被理论预言以及都具有质量和能量。
基本粒子
现代物理学家建造了庞大的电子对撞机，用高能射线去碰撞原子，发现原子里面还有复杂的结构。古希腊哲学家们口口相传2000多年的“原子不可再分”的学说，被科学实验击得粉碎。
依据现代物理学研究得知，粒子按其在高密度或低温度时不同特性可以分成两大类：一类是费米子，得名于意大利物理学家费米；另一类是玻色子，得名于印度物理学家玻色。
费米子和玻色子都有各自的族群，性质也都有差异。费米子是物质的结构材料，我们通常所说的“夸克”就是费米子。夸克有6种，即上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克、底夸克。费米子必须占据一定的空间，有体积、有质量。目前我们已知最小的物质粒子就是夸克，弦理论中所谓“弦”也指的是夸克。夸克组合起来，就是强子，质子、中子就是强子家族的成员，到了强子这一层面，物质才能具有真正的物理意义。
玻色子是传递力的信介，是一种传递粒子。如果只有费米子，没有玻色子，物质粒子就只能单个存在，一盘散沙。就像是一栋大楼，没有“混凝土”，光靠几块砖头是盖不起来的。玻色子就好比建筑中的混凝土，把费米子这些“砖块”黏合在一起，形成了有形的物质。玻色子大致可以分为希格斯粒子、光子、胶子、Z玻色子、W玻色子，它们也是基本粒子，但不属于夸克，不是费米子。
费米子和玻色子是否可以继续分割下去，它们是不是其他更加细小的粒子构成的？在目前的科技水平下，我们还不得而知。
但从这些基本粒子自旋、带电量方面看，它们极具规律性。这就好像同是几瓶饮料，有苹果味的、草莓味的，它们每种味道中都有几种颜色，有红色的、蓝色的、玫瑰色的，只是口味不同，色泽各异。不同的饮料，是在水里面添加了不同的香料，不同的色素。只要我们更加仔细一些，就能够把这些香料、色素分离开来。依照这一逻辑推论，所谓基本粒子似乎还有可能继续分割下去。但这尚待科学更加进步，对撞机更加强大才能实现。
费米子和玻色子家族
实体物质存在于宇宙空间当中，能够与空间产生相互作用，在物质周围形成场。例如，带电的物质能够产生电场，有质量的物质能够产生引力场，各种不同的粒子在其周围产生不同的场，这些都是可以验证的客观存在。这也预示着，有形的物质与空间有着天然的内在联系，可以产生相互作用。
真空的特性
爱因斯坦在用场论观点研究引力现象时，已经认识到空无一物的真空观念是有问题的，他曾提出真空是引力场的某种特殊状态的想法。然而，首先给予真空崭新物理内容的是P.A.M.狄拉克。在狄拉克之前，包括狭义相对论等物理理论中,真空都是特指不存在任何物质的空间状态。
真空不空
狄拉克于1930年为了摆脱狄拉克方程负能解的困境时提出：真空是充满了负能态的电子海，当负能态的电子吸收了足够的能量跃迁到正能态成为普通电子时，电子海中才能留下可观测的空穴，即正电子。
从现代量子场论的观点看，每一种粒子对应于一种量子场，粒子就是对应量子场的场量子。当空间存在某种粒子时，表明那种量子场处于激发态；反之不存在粒子时，就意味着场处于基态。因此，真空是没有任何场量子被激发的状态，或者说真空是量子场系统的基态。真空并不是空无一物，而是时刻有虚粒子与实物粒子相互转化的，但整体是对外不显示物理属性的宏观总体。总之，真空是能量海中的基态，是一个不断振**的、充满着巨大能量的客观存在。
真空中存在量子涨落，这一结论可以从德国物理学家海森堡于1927年提出的不确定性原理推导出来。根据美国物理学家惠勒的估计，真空的本底能量密度可能高达10∧13J/cm3。这股能量也被称作真空零点能，即使在绝对零度条件下也依旧存在。真空中的这股能量会以粒子的形态表现出来。科学家认为，真空中会凭空出现大量的虚粒子对，它们一正一反，然后又在极短的时间内湮灭消失。它们时隐时现，几乎在任何时空角落都存在这种现象，这种现象被称为真空量子涨落。
1948年，荷兰理论物理学家卡西米尔就对此作出了预言，认为如果真空中确实存在能量涨落，那么就必然存在一种现在被叫作卡西米尔效应的现象。
1996年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家首次利用实验验证了这一想法。科学家在真空中平行放置了两块电中性金属板，并让这两块板子靠得非常近。由于金属板的存在，量子涨落受到干扰，在这两块平行金属板之间的虚粒子对的数目就要比板子外面少，此时两块金属板的内外就形成了能量差，这两块板子就会在真空中受到一种使它们彼此相互靠近的力——卡西米尔力。实验数据表明，在10纳米间隙上，卡西米尔效应大约能产生1个标准大气压的压力。
关于真空的近代认识，已不再是哲学上的思辨，而是可通过实验来检验的。有不少现象都需要用真空的近代观念予以说明。例如，氢原子能级的“兰姆移位”和电子的反常磁矩，实验上已经以非常高的精度证实了真空极化的效应。高能正负电子对撞湮灭为高能光子，而高能光子可使真空激发出大量的粒子，也是很好的明证。
弱相互作用中的宇称不守恒
1956年，科学家研究微观粒子时发现，θ介子和τ介子的自旋、质量、寿命、电荷等完全相同，多数人认为它们是同一种粒子，但θ介子衰变时产生两个π介子，而τ子衰变时则产生3个，这又说明它们是不同种粒子。之前，科学界一直认为宇称守恒，也就是说一个粒子的“镜像”，与其本身性质完全相同。
李政道和杨振宁在深入研究了各种因素之后，大胆地断言：τ和θ是完全相同的同一种粒子（后来被称为K介子），但在弱相互作用的环境中，它们的运动规律却不一定完全相同，通俗地说，这两个相同的粒子如果互相照镜子的话，它们的衰变方式在镜子里和镜子外居然不一样！用科学语言来说，“θ-τ”粒子在弱相互作用下是宇称不守恒的。
随后，华裔女科学家吴健雄用两套实验装置观测钴60的衰变，她在极低温下（0.01K）用强磁场把一套装置中的钴60原子核自旋方向转向左旋，把另一套装置中的钴60原子核自旋方向转向右旋，这两套装置中的钴60互为镜像。实验结果表明，这两套装置中的钴60放射出来的电子数有很大差异，而且电子放射的方向也不能互相对称。实验结果证实了弱相互作用中的宇称不守恒。
1957年，杨振宁和李政道因共同在美国《物理评论》上发表《对弱相互作用中宇称守恒的质疑》一文，登上了斯德哥尔摩诺贝尔奖领奖台。
物质起源
20世纪60年代，英国物理学家彼得·希格斯开始尝试研究物质拥有质量的根本原因。据说，希格斯在一次野外散步的时候突发奇想，认为空间就像水，水中的物体在运动时会遇到阻力，让运动变得困难，相应地，粒子穿行于空间中，也应该承受某种“阻碍”，使其需要有所付出才能获得加速度，这在宏观世界中体现为“质量”。空间中的这种使物质获得质量的机制，被称作“希格斯场”。
发现希格斯场
我们知道，“质量”不是简单地代表物体所含的物质多少，它的另一个重要意义在于物体获得加速度的难度。例如，一辆较重的大卡车要刹车或者加速，肯定会比一辆较轻的小轿车困难得多，用的时间长，需要的能量也大。加速的难度越大，也就是质量越大。“希格斯粒子”与空间中的物体的质量的形成有关。有了质量，粒子才会结合为原子，有了原子，才会有分子，有了分子，才能有物体。因此，“希格斯粒子”被认为是一种塑造世界万物的粒子，没有它，就没有人们所见的世界，这也就是为什么把它誉为“上帝粒子”的原因。
理论物理学家布莱恩·葛林曾经做过一个很有意思的比喻：可以把“希格斯场”想象成“狗仔队”，把空间中的各种物质看作“明星”。当狗仔队看见明星时就会一拥而上，将其团团围住，而明星则必须使劲往前挤才能逃走；明星挤得越费劲，与狗仔队的互动越多，受到的阻碍越大。一个明星的名气越大，狗仔队就会越多，明星行动起来受到的阻力越大，明星们的名气大小就相当于物质的“质量”的多少。
后来，欧洲核子研究组织在日内瓦建造了一座“大型强子对撞机”，科学家们开始尝试把粒子加速到接近光的速度，希望能从空间中找到“希格斯场”中的粒子，也就是“希格斯粒子”，以此验证希格斯的理论。
2013年，通过对撞机实验，初步确认已经发现了“希格斯粒子”，定名为“希格斯玻色子”，从而证明了“希格斯场”的存在，希格斯本人也因此荣获诺贝尔奖。
宇宙总能量为零
史蒂芬·霍金在他的书《万物论》（新千年2002）中解释了引力是一种负能量的概念，他写道：“两块彼此靠近的物质在远距离上比两块相同的物质具有更少（正的）能量，因为你必须消耗能量来将它们分开，以抵御吸引它们的引力。”
量子力学的奠基人之一帕斯夸尔·约丹，为了解释恒星可能起源于“一无所有”这一物理图像，曾假设恒星的质量所对应的正能量，恰好与它的引力势所对应的负能量大小相等、相互抵消后为零。
德裔美国物理学家彼得·伯格曼也认为，假如物质的质量所对应的正能量与引力势所对应的负能量恰好彼此相消，那么宇宙就会处在净能量等于零的真空状态。
1973年12月，英国《自然》杂志发表了一篇学术论文，题目是《宇宙是真空涨落的产物吗？》作者是美国纽约市立大学亨特学院的年轻教师爱德华·特莱恩。特莱恩在论文中指出，我们的宇宙起源于看似一无所有的真空的量子涨落。
美国著名理论物理学家、评论家和备受赞誉的科普作家劳伦斯·M·克劳斯，是亚利桑那州立大学起源研究课题组负责人，也是该校的地球与空间科学学院和物理学的教授。
劳伦斯·M.克劳斯在他的《无中生有的宇宙》一书中，阐释了他对物质世界起源的观点，他描述道：
“首先，我们宇宙的总能量一直为零，这是一个不争的事实。无需设想一个从虚无中诞生的宇宙有什么不同，也无需设想为什么宇宙被调节得如此精妙。
其次，将量子力学应用到宇宙时，需要有些无中生有的东西。简单来说就是：虚无是不稳定的。在微观尺度上，量子力学意味着所有的系统都在运动。总量为零的能量永远在向外扩展，因此在虚无的空间里注定要诞生出一个宇宙，也就是我们这个宇宙。
最后，物理学家最近已经开始着手调查空间存在和物理定律的起源以及它们如何随着时间的推移发生变化，“我们的宇宙在不远的将来将会变得完全不同”这个说法将对未来产生深远影响。”
物质的产生机制
综合上述科学家们的观点，笔者认为，由于宇宙空间中不断产生的虚粒子的特性以及宇称不守恒现象的存在，宇宙空间物质的产生机制是：
1、宇宙空间不是连续可分的，而是具有最小尺度的单元组成，这一单元的长度也许就是“普朗克长度”，它大致等于1.6×10-35米，即1.6×10-33厘米，是一个质子直径的1/1022。宇宙空间就是由无数个这样最小尺度的空间单元或者叫做“时空质点”组成的。
2、时空质点的“基态”是真空状态。在真空中，粒子不停地以虚粒子、虚反粒子对的形式凭空产生，而又互相湮灭，在这个过程中，总的能量保持不变。
3、真空存在极性，也就是说真空是不对称的，或者叫做宇称不守恒。但这种不对称是相对局部的，在相对整体上又是对称的、守恒的。
4、这种不对称的极性会偶尔导致正能量的虚粒子“走失”。走失的正能量虚粒子流浪于宇宙空间，相互结合成为“能量包”，也就是“光子”。这些能量包或许产生了宇宙的“本底辐射”，这也许就是“宇宙微波背景辐射”的来源之一。
2006年1月19日，美国国家航空航天局在佛罗里达州的肯尼迪航天发射中心发射了名为新视野号的太空探测器。这个探测器的主要任务是探测冥王星、冥王星最大卫星卡戎以及柯伊伯带小行星群，用以帮助人类更进一步了解宇宙。经过长达十三年的星际旅行以后，到了2019年，新视野号成功飞抵柯伊伯带的天体Arrokoth。这个时候，新视野号与地球之间的距离，已经达到了64亿公里。在这个位置，新视野号拍摄了64亿公里之外的太空照片。传回来的照片让科学家们感到十分的意外，根据新视野号对外公开的照片显示，现实中的宇宙和人们想象之中的宇宙相比，最明显的一点就是现实中的宇宙远比我们想象中的要明亮许多，照片之中的宇宙亮度大约是我们最初猜想的两倍之多。在如此巨大的误差下，自然令人产生怀疑，宇宙大爆炸理论是否有问题？
那么，这一现象是不是因为太空中缓慢生成物质粒子的过程中产生出来“本底辐射”的光子呢？这有待于进一步的科学实验来验证。如果我们的这一猜想成立，我们将可以检测到，绝对黑暗的真空会自发地发出“辉光”。
5、走失正能量虚粒子后，时空质点产生“空穴”，也就是留下来负能量的虚粒子。就像是物质失去一个电子，就会留下一个正电子一样。失去能量的时空质点，会与附近时空质点争夺和相互传递正能量粒子。这种能量粒子的争夺和传递，会导致“空穴”与相邻的时空质点“纠缠”一起，形成了基本粒子。这种纠缠波及更远处的时空质点时，就形成质量。
6、这种“空穴”与周围时空质点的纠缠，不一定是“一对一”的，也可以是多个空穴对多个时空质点的纠缠方式。不同的纠缠组合，形成不同的“基本粒子”，如各种费米子、玻色子。费米子、玻色子进一步组合成为质子、中子等。不同数量的中子、质子和电子组成不同的原子。不同原子结合在一起，构成不同的分子。不同分子构成了五彩缤纷的物质世界。
7、虽然在核反应过程中，物质会损失一定质量，转化成为能量，但这并不代表质量就等同于能量。物质是以丢失正能量后的“空穴”为主，包含有一定“非空穴”时空质点的团块。物质中“空穴”的多少，表现为物质的引力质量；物质所含“时空质点”的总量，决定了物质的惯性质量。物质一旦发生核反应，物质中的“空穴”与“时空质点”的总量会发生变化，与周围“时空质点”的纠缠能力发生变化，对外显示质量发生变化，这就是质能转化的基本原理。“时空质点”一旦获得质量，也就是开始与周围空间质点争夺能量，也就具备了“万有引力”。具有了万有引力的物质，可以反作用于时空，能够使时空发生“弯曲”。
8、宇宙中总能量是守恒的，也就是宇宙中正负能量的粒子总体是相等的，如果走失的能量统统回归“本位”，与“物质”中缺失能量的空穴相互中和、湮灭，宇宙中将会没有物质，也没有游离的能量，也就没有了光，整个宇宙也将回归“虚空”。
9、不同的物质内部，含有“空穴”与“非空穴”的比例不同，也可以说物质内部所蕴含的能量是不同的，我们可以称之为物质的“内禀能量”。物质中所包含的“非空穴”越多，物质的内禀能量就越大。这种物质所含的内禀能量可以在一定条件下释放出来，像“轻”原子核聚变成为“重”原子核的时候，会被部分挤压、释放出来，产生核聚变反应。
物质的状态
在地球上，常见的物质状态有3种，即固态、液态和气态。宇宙中，存在更多的是恒星表层物质的等离子态、白矮星上物质的超固态、中子星上物质的中子态以及黑洞中物质的极端致密态。随着实验技术的进步，产生了一些新的物质状态，像是玻色–爱因斯坦凝聚态及费米子凝聚态，还有夸克—胶子浆等。
固态。物理上的固态应当指“结晶态”，也就是各种各样晶体所具有的状态。物质在固态时的突出特征是有一定的体积和几何形状，在不同方向上物理性质可以不同；固态物质有一定的熔点，固体熔化时温度稳定不变。
液态。**具有流动性，把它放在什么形状的容器中它就有什么形状。此外与固体不同，**还有“各向同性”特点，这是因为，物体由固态变成液态的时候，由于温度的升高使得分子或原子运动加剧，而不再保持原来的固定位置，于是就产生了流动。但这时分子或原子间的吸引力还比较大，使它们不会分散远离，于是**仍有一定的体积。
气态。**加热达到一定阈值（沸点），会汽化变成气态。这时分子或原子运动更剧烈，“类晶区”也不复存在了。由于分子或原子间的距离增大，它们之间的引力变小，几乎可以忽略，因此气态时主要表现为分子或原子各自的无规则运动，这导致了我们所知的气体特性：有流动性，没有固定的形状和体积，能自动地充满任何容器；容易压缩；物理性质“各向同性”。
以上三种物质形态是我们地球上常见的物质三种形态。
等离子态。原子是由原子核和电子组成的，通常情况下电子都围绕着原子核旋转。然而，在几千摄氏度以上的高温中，气态的原子开始抛掉身上的电子，也可以说是电子脱离了原子核的束缚，于是带负电的电子开始自由自在地游逛，而原子核也成为带正电的离子。温度愈高，气体原子脱落的电子就愈多，这种现象叫做气体的电离化。科学家把电离化的气体，叫做“等离子态”。除了高温以外，用强大的紫外线、X射线和γ射线来照射气体，也可以使气体转变成等离子态。在广漠无垠的宇宙中，它是最普遍存在的一种形态。因为宇宙中大部分的发光的星球，它们内部的温度和压力都极高，这些星球上很大一部分的物质处在等离子态。这是物质的第四种状态。处于等离子态的物质，电子与原子核“身首异处”，彼此离开。
超固态。在白矮星里面，压力和温度非常高，在几百吉帕气压的压力下，不但原子之间的空隙被挤压得消失了，就是原子外围的电子层也都被压碎了，所有的原子核和电子都紧紧地挤在一起，这时候物质里面就不再有什么空隙，这样的物质，科学家把它叫做“超固态”。白矮星的内部就是充满这样的超固态物质。在地球的中心压力达到350吉帕左右，也可能存在着一定的超固态物质。一块乒乓球大小的超固态物质，其质量至少在1000吨。
中子态。假如在超固态物质上再加上巨大的压力，那么原来已经紧紧挤在一起的原子核和电子，已经不可能再更加紧密了。而强大的压力会使得原子核宣告解散，从里面放出质子和中子。从原子核里放出的质子，在极大的压力下会和电子结合成为中子。这样一来，物质的构造发生了根本的变化，原来的原子核和电子，都已经不复存在，现在都变成了纯中子。这样的状态，叫做“中子态”。中子态物质的密度更大，比超固态物质还要大十多万倍。一个火柴盒那么大的中子态物质，重30亿吨。在宇宙中，只有中子星和大质量的恒星内部，才可能具有这种形态的物质存在。
除上述几种状态外，在黑洞中的物质处于一种极端致密的状态。
物态变化
物质的状态在一定条件下可以相互转化。给气态物质加压，气体分子间距被压缩，分子之间碰撞加剧，气体温度会上升。如果持续增加压力，气体温度也随之持续升高。施加的压力达到一定阈值，气体液化为**。
物态变化示意图
如果这一系统是孤立的，与外界隔绝热交换（系统对外不放热）。那么，当压力解除之后，**会迅速挥发成为气态。如果此系统与外界发生热量交换（系统对外放热），**温度会降低，系统失去了部分能量。当降低压力时，**内部储存的热量不足以支撑**全部挥发，物质只有部分挥发为气态，另一部分保持液态不变。
与气体液化同样道理，**物质在加压、降温时，达到一定阈值（凝固点）时会凝结变为固态。反之亦然，固体物质加热、降压当达到物质的熔点后会由固态液化成为液态。液态物质加热、降压，达到物质的沸点后会由液态蒸发汽化成为气态。不同化学成分的物质，有不同的熔点和沸点。
这是地球上常见气态、液态、固态物质状态变化的规律。是物理课上讲述的常识。最典型的例子是水蒸气、水与冰。物质状态变化，除了受到组成物质的化学成分影响之外，主要取决于物质所处环境温度和压力。
在普通化学和物理变化（不涉及核聚变、核裂变）这一层次上，任何与周围隔绝的孤立体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，任何化学反应都不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定律。独立系统的能量也是守恒的，这称为能量守恒定律。
上述过程中是常态下物理变化的规律，但不论是地球上常见的气体、**、固体的物态变化，还是在不寻常的条件下存在的等离子态、超固态、中子态，抑或黑洞中的极端致密态，物质之间的物态变化过程中，都会伴随着物质内禀能量的增减和压力的变化。
在一定条件下，氢元素会发生核聚变，形成氦元素，同时释放出巨大的能量。这就是恒星发光的原理，也是氢弹以及人类心心念念想要制造“人造太阳”的基本原理。
在更高的温度、压力下，较轻的元素（如氦元素）会发生聚变反应，形成更大的原子核（如碳、氧元素），进一步消耗物质的内禀能量，以光和热等形式释放出来。
在大质量恒星内部的超强高温高压下，物质失去部分内禀能量，成为超固态物质，足够量的超固态物质凝聚成为“白矮星”；在更加强大的高温高压下，超固态物质又一次失去部分内禀能量，成为中子态物质，足够量的中子态物质，凝聚成为“中子星”；中子态物质，在极端的高温高压下，再一次失去部分内禀能量，成为极端致密态物质，足够量的极端致密态物质凝聚形成黑洞。
黑洞是一个万有引力极大的地方，它周围的物质都会被重力拉进去，连光也不能例外。但黑洞也并不是物质的最终“埋骨之地”。物质这种由“轻”变“重”的变化，并不是单向的，在一定条件下可以发生逆向反应。现代物理学家霍金就认为黑洞可以发生辐射，将其质量转移到黑洞之外。
如果一个粒子对在黑洞附近形成，由于黑洞的引力场很强，导致配对诞生的正反粒子被扯开，有可能有一个跌入事件视界，而另一个没有，从而被黑洞的引力提升成实粒子，黑洞的质量也由此被转移出来。
物质都有一定的质量和能量，质量和能量是物质的两个基本属性。在一个孤立系统内，所有粒子的动能与静能之和在相互作用过程中保持不变，这被称为“质能守恒定律”，是能量守恒定律的特殊形式。
第五章·物质的阴阳与引力本源
在世界上，我们周围所有能感知的客观存在都是物质。物质的种类繁多，千姿百态，其性质多种多样。物质的种类虽多，但它们各自都处于一定的物质状态，都具有质量和能量，并能够被观测和度量。
物质的能量
物质的能量以多种不同的形式存在。按照物质的不同运动形式分类，能量可分为机械能、化学能、热能、电能、辐射能、核能、光能、潮汐能等。这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。例如，当物体在力场中自由移动到不同的位置时，位能可以转化成动能。当能量是属于非热能的形式时，它转化成其他种类的能量的效率可以很高，甚至实现完美的转换。然而如果是热能的话，则在转换成另一种形态时，就如同热力学第二定律所描述的，总会有转换效率的限制。
在所有能量转换的过程中，总能量保持不变，原因在于总系统的能量是在各系统间做能量的转移，当某个系统损失了能量，必定会有另一个系统得到这些能量，导致失去和获得达成平衡，所以总能量不改变。这个能量守恒定律，是在19世纪初提出，并应用于任何一个孤立系统。根据“诺特定理”，能量守恒是由于物理定律不会随时间改变而改变，所得到的自然结果。
能量简称“能”，世界万物是不断运动的，在物质的一切属性中，运动是最基本的属性，其他属性都是运动的具体表现。现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系，即爱因斯坦的质能关系式：
E=mc2
通常情况下，质量不能全部转化为能量，氢弹爆炸，约有0.7%的物质质量转化为能量，原子弹爆炸就更少了些，大约只有氢弹爆炸质量损失的1/4转化为能量，被黑洞所吸聚的物质中，大约有40%的物质质量转化为能量，而只有在正反物质相互碰撞、湮灭时，正反物质的质量能够100%转化为能量。
氢弹爆炸
我们把某种物质天然拥有的，在发生核反应才能够释放出来，并可观察和度量的能量的总和，称为这种物质的“内禀能量”。各种各样的物质，其内禀能量是不同的。例如，在氢弹爆炸中，氢元素聚合成为氦元素，同时释放出大量的能量，这说明氢元素原本内部所含有的能量多于氦元素，我们可以定义为氢元素的内禀能量高于氦元素。同理，氦元素在一定条件下可以聚合为碳和氧，我们可以看作氦元素的内禀能量高于碳元素和氧元素。如果我们把物质所含的内禀能量和物质的质量分别看作物质的“阳”与“阴”，那么质量与能量的关系，非常契合我们古老的阴阳理论。
阴阳学说
阴阳五行学说，是中国古代人民创造的朴素的辩证唯物的哲学思想。这种学说对后来我国的古代哲学及其他学科都有着深远的影响，如我国古代的天文学、气象学、化学、算学、音乐和医学，都是在阴阳五行学说的协助下发展起来的。
阴阳学说
任何事物均可以用阴阳来划分，凡是运动着的、外向的、上升的、温热的、明亮的都属于阳；相对静止的、内守的、下降的、寒冷的、晦暗的都属于阴。我们把物质内禀能量归于阳，把物质的质量归于阴。阴阳是相互关联的一种事物或是一个事物的两个方面。
阴阳学说认为，自然界任何事物或现象都包含着既相互对立，又互根互用的阴阳两个方面。阴阳是对相关事物或现象相对属性或同一事物内部对立双方属性的概括。阴阳学说认为：阴阳之间的对立制约、互根互用，并不是处于静止和不变的状态，而是始终处于不断地运动变化之中。
相对性
阴阳的相对性指各种事物或现象的阴阳属性不是一成不变的，在一定条件下可以相互转化。例如，我国中原地区十月份的气候较之炎夏的七月份，属阴；但较之严冬的十二月份，又属阳。液态的水，较之100℃的水蒸气，属阴；较之摄氏零度以下的冰，则属阳。
阴阳相成
阴阳的互根互用关系，古人称为“阴阳相成”。
1、指凡阴阳皆相互依存，即阴和阳中的任何一方都不能脱离对方而单独存在。例如，上为阳，下为阴。如果没有上，也就没有所谓的下。
2、指在相互依存的基础上，某些范畴的阴阳还体现出相互滋生、相互为用的关系特点。
阴阳转化
阴阳的相互转化是指在一定条件下，阴和阳可各自向其对立的属性转化。它主要是指事物的总的阴阳属性的改变。任何事物都存在阴阳两个方面，阴阳的谁主谁次就决定了这一事物当时的主要特性。事物内部阴阳的主次不是一成不变的，他们处于消长变化之中，一旦这种消长变化达到一定阈值，就可能导致阴阳属性的相互转化。阴阳的转化一般都出现在事物变化的“物极”阶段，即“物极必反”。如果说“阴阳消长”是一个量变过程的话，则阴阳转化往往表现为量变基础上的质变。阴阳转化必须具备一定的条件：即“物极必反”，这里的“极”是指事物发展到了极限、顶点，这个是促进转化的条件。
物质的阴阳
氢是物质、氦是物质，碳、氧是物质，金、银、铜、铁，铀、钍、镭也都是物质，只不过这些物质蕴含的内禀能量不同。我们可以把它们分为“高能态物质”和“低能态物质”。
如果我们把葡萄中的水分，比作物质中的能量，我们就可以把高、低能态的物质，类比于鲜葡萄和葡萄干。高能态物质含能量多，相当于含水分大的鲜葡萄；中等能态的物质含能量略小，相当于晾晒半干的葡萄干；低能态物质含能量更少，则是相当于干透了的葡萄干。
我们如果把物质的质量作为物质的“阴”，把物质内禀的能量作为物质的“阳”，那么可以根据物质内禀能量的不同，把低能态物质看作“阴性物质”，高能态物质看作“阳性物质”。
各种物质内禀能量有差异，在宇宙中比较有代表意义的阳性物质就是氢元素。氢元素相对于其他元素，内禀能量最高。氢在一定条件下发生核聚变成为氦元素，释放大量能量；氦元素在一定条件下还会发生核聚变，生成碳氧等元素，再次释放能量；而碳氧等元素在一定条件下还会再次发生核聚变，释放出能量。
铀、钍、镭等放射性同位素，是重核物质，内禀能量相对于铁镍等元素要高一些，也属于较高能态物质，它们处于一种不稳定状态，不断发生放射性衰变，裂变为较小的原子核，向低能态接近。在一定条件下，发生快速连锁核裂变，释放大量能量，这就是“原子弹”的原理。
在地球环境下，铁原子核（不包括铁的放射性同位素）的性质最稳定。如果强行让铁元素发生核聚变，其消耗的能量大于核聚变释放出来的能量，铁元素是低能态物质。
能量可以在物体之间相互传递，光和热是物质之间传递能量的重要途径。广义地讲，光也是物质，可见光是电磁波在人眼可见的部分，红外线、紫外线、电磁波在人眼可见的频率范围之外。一般认为，光没有静止质量，它们是纯能量，我们可以把它们看作“纯阳性物质”。
引力也是一种能量，所以引力也是一种广义的物质。只不过引力的作用是负面的，属于负能量，我们可以把它看作为“纯阴性物质”。2016年，人类用仪器测得了引力波的真实存在。
在宇宙中存在的比较有代表意义的阴性物质是“超固态”和“中子态”物质，他们是氢氦等物质经过数次核聚变反应，数次释放热量以后的物质“残渣”，内禀能量被大量释放了出去。
在2019年4月，人类拍摄到了第一张黑洞照片，黑洞的存在已经得到实锤验证，黑洞是比中子星更加致密的天体，黑洞里面的物质内禀能量极度匮乏，是“极阴物质”。
“白洞”与黑洞一样，是物理学家们根据爱因斯坦的广义相对论上所提出的“假想”物体，或一种数学模型。物理学界和天文学界将白洞定义为一种超高度致密物体，其性质与黑洞完全相反。白洞并不是吸收外部物质，而是不断地向外围喷射各种星际物质与宇宙能量，是一种宇宙中的喷射源。它有一个封闭的边界，聚集在白洞内部的物质，只可以向外运动，而不能向内部运动。
然而，“白洞”单体是否存在，至今没有得到天文观测的证实。笔者认为，白洞是反转的黑洞，在黑洞大量吸积能量后，时空弯曲发生大反转，黑洞发生短暂的大喷发，空间膨胀并携带大量物质从白洞喷发出来，白洞应该属于“极**质”。进入21世纪以来，人类几次观测到星系中央超大质量黑洞喷发事件，就是短暂存在的白洞。关于这一点，我们将在此后专门章节中加以详述。
物质蕴含的内禀能量的多少，决定了物质的阴阳，而物质的阴阳，极有可能与该物质所能够产生引力的大小有关，这可以从真空中物体的坠落试验得到体现。
物体坠落实验
引力是人类最早发现，最早研究的一种自然力。而有关引力最早、最著名的实验，莫过于物体的“坠落实验”了。
在同一高度，让鸡毛和石块同时下落，石块落地快，鸡毛落地慢，这是常识。所以，古希腊思想家亚里士多德（公元前384~公元前322年）提出了“重的物体下落快，轻的物体下落慢”这一“科学论断”，一直保持了1800多年，没有人产生过怀疑。
直到16世纪，伽利略（1564~1642年）才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。他第一个向亚里士多德发出了挑战，并巧妙地提出诘问：“如果把一个重物与一个轻物绑在一起，结果将怎样？”根据亚里士多德的逻辑，重物下落快，轻物下落慢，那么轻重两物绑在一起后，原先下落快的“重物”要被拖着变得慢一些，而下落慢的“轻物”将被拉着变得快一些。按照这一推论，轻重两物绑在一起后，其下落速度应比原先单个重物下落慢，比原先单个轻物下落快。然而，另外一方面，按亚里士多德的重物下落快的逻辑，轻物与重物绑在一起，比原先单个重物还要重，下落速度也应该更快些。这样，亚里士多德“重的物体下落快，轻的物体下落慢”的“科学论断”就自相矛盾了。
斜塔实验
伽利略指出了这一逻辑矛盾后，触怒了许多学者、教授，他们纷纷要求他拿出实验证据，于是才有了一个老掉牙的故事，那个著名的伽利略“比萨斜塔坠落实验”。
为了证明自己的观点，1589年的一天，比萨大学青年数学讲师，年方25岁的伽利略，同他的辩论对手及许多人一道来到比萨斜塔。伽利略登上塔顶，将一个重10磅和一个重1磅的铁球同时抛下。在众目睽睽之下，两个铁球出人意料地差不多是平行地一齐落到地上。面对这个无情的实验，在场观看的人个个目瞪口呆，不知所措。
这个被科学界誉为“比萨斜塔试验”的美谈佳话，用事实证明，轻重不同的物体，从同一高度坠落，加速度一样，它们将同时着地，从而推翻了亚里士多德的错误论断。这就是被伽利略所证明的，如今已为人们所熟知的自由落体定律：如果不计空气阻力，轻重物体的自由下落速度是相同的，即重力加速度的大小都是相同的。比萨斜塔试验作为自然科学实例，为实践是检验真理的唯一标准提供了一个生动的例证。
可是问题并没有就此完结。现代物理学的理论可以证实，真空中两个不同重量的铁球，从相同的高度同时下落，一定会同时着地的。但是，两个不同材质构成的物体，像一根羽毛和一个铁球，是不是也具备同样的性质呢？
我们知道，在生活中，羽毛的下落速度明显比铁球慢得多。伽利略认为，这是由于羽毛的重量太轻，相对的体积太大，因此在下落的过程中，会受到较大的空气阻力，所以下落速度才慢于重物。如果在真空中，羽毛和铁球从相同的高度同时下落，一定也会同时着地的。由于实验条件的局限，伽利略没能在有生之年完成这个实验。
随着科技的发展，人类在自然界中制造出了高真空，伽利略的遗愿终于可以实现了。在真空中，人们看到羽毛和铁球从相同的高度同时下落，果然是同时着地的。这验证了伽利略的猜想。
本来，这个悬案应该到此为止了。可是进入20世纪以后，人们却发现了一个奇异现象。1922年，匈牙利科学家富佛斯在一次真空实验中发现，不同重量、不同材质的物体，从相同的高度同时下落，并不是完全同时着地的，而是存在微小的时间差。
富佛斯的发现并没有引起当时物理界的关注，这一发现被搁置了60多年，直到1986年，世界物理学界才开始认真研究富佛斯的真空下落实验，结果得到了令人更为吃惊的结论：在真空中，同一高度同时下落的羽毛竟然比铁球先着地！400年前伽利略的猜想又被推翻了。
这与现有的理论有了不小的冲突。理论认为，在真空状态下，在同一高度同时下落羽毛和铁球，必定会同时落到地面，其原因在于惯性质量与引力质量有着等效性。
等效性原理
用同样大小的力作用到不同的物体上时，一般说来它们所获得的加速度是不同的。例如，用同样大小的力推动一辆空车和一辆载重车时，空车获得的加速度要比载重车获得的加速度大。这就说明，在外加力的作用下，物体所获得的加速度不仅与力的大小有关，而且还与物体本身的某种特性有关，这个特性就是惯性。在同样大小的力作用下，空车获得的加速度大，就表明它维持原有运动状态的能力小，即惯性小；载重车获得的加速度小，就表明它维持原有运动状态的能力大，即惯性大。描述物体惯性大小的物理量叫做“惯性质量”。
除此之外，一切物体都具有这样一种重要的物理属性，即物体都能产生引力场，是引力的源泉，物体也都受引力场的作用。物体的这一属性通过万有引力定律表现出来，就是物体产生引力场和受引力场作用的特质，也就是物体的“引力质量”。
爱因斯坦的广义相对论指出，物体的惯性和引力性质产生于同一来源。在广义相对论里，有一些参量一方面表现为物体的惯性，另一方面又自然而然地表现为引力场的源泉，它们之间却存在着普遍的、严格的正比关系。
日常经验验证了惯性质量与引力质量的等同性：一轻一重两个物体，像一个1磅重和一个10磅重的两个铁球，会以相同的速度“下落”，这就是伽利略“斜塔实验”的结果。轻的物体受到地球的引力小，它对加速度的抵抗力也小。重的物体受到的地球引力，比轻的物体受到的引力要大。它之所以不会落得更快一些，那是因为它对加速度的抵抗更强。最终结论是，引力场中物体的加速度与其质量无关。伽利略是第一个注意到此现象的人：在同一个引力场中，所有的物体都会以同一加速度下落，这是惯性质量和引力质量等效的结果。
超负载力
然而，在富佛斯的真空试验中，我们却发现，在同一个地球引力场中，同是在真空环境下，不同材质的物体，其下落的加速度却有所不同，造成羽毛比铁球先落地，其原因究竟是什么呢？
经过大量细致的研究，现代的物理学家们认为：正在下落的物体，不仅受到重力的作用，而且还有一个较小的“排斥力”在捣乱。这种排斥力的方向刚好与重力相反，因此影响了物体下落的速度。现代物理学中，把这种排斥力称为“超负载力”（也称为“超电荷力”）。由不同材料构成的物体，所受到的超负载力也不同。这就是真空中羽毛比铁球下落快的原因，并把它归结为存在一种不同于牛顿引力的新力。正是由于这种新力暗中作梗，才使得下落实验中鸡毛捷足先登。
在超负载力被发现之前，人类所知道的“力”总共四种，即万有引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。而这种超负载力不能归于四类中的任何一类，只能独立成“第五种力”。
这第五种力是否真的存在，物理学界尚有争议，因为大量实验的结果并不是完全一致的。因此，人类对这种超负载力的认识，还处在初级阶段。对超负载力问题进行深入研究，具有重大的科学意义，因为若在地球引力场的真空环境下，鸡毛比铁块下落稍快，这一结果得到进一步证实，对于揭示万有引力的本源将会起到决定性作用。
我们知道，鸡毛和铁块是由不同材质构成的，铁块是铁原子组成，而鸡毛则是以碳氢化合物为基础的有机物质。氢元素在有型物质中，是阳性最强的物质，碳相对于重金属类物质，也是偏阳性物质。由碳氢化合物为基础的鸡毛，自然属于偏阳性的高能态物质。而铁、镍等金属以及它们的化合物，则是低能态物质。我们把物质的质量看作是“阴”，把物质的内禀能量看作是“阳”，根据物质内禀能量的大小，划分成为“阴性物质”与“阳性物质”。
超负载力是否存在，答案只能有两种：
其一是超负载力真实存在。即除引力、电磁力、强核力、弱核力之外，世间还存在一种独立的超负载力。真空环境里的鸡毛比铁块下落快，是在万有引力之外，还存在一种“超负载力”在捣乱，导致不同材质的物体在同一引力场中下落速度不同。在引力场中物体所受的力，是万有引力与超负载力的矢量合。
其二是超负载力根本不存在。万有引力除了与物体本身质量有关外，还取决于物体的材质。不同材质的物体在同一个引力场中所受的万有引力原本就不同。
引力的本源
广义相对论认为：物质有一些参量，一方面表现为物体的惯性，另一方面又自然而然地表现为引力场的源泉，它们之间存在着普遍的、严格的正比关系。之所以在同一个引力场中，所有的物体都会以同一加速度下落，正是惯性质量和引力质量等效的结果。
然而，一旦证实不同材质，不同性质的物体，在同一引力场中，获得的引力加速度有所不同，我们可以进行如下推论：
物体的惯性和引力性质不是严格的正比例关系，它们不是产生于同一来源。在物质中，负能量的空穴的多少，表现出来的是物质产生引力的能力；物质所含时空质点的总量，决定了物质的惯性。或者说，内禀能量不同的物质，在同一引力场中，获得的引力加速度略有不同。
比如偏阳性的鸡毛，地球对它产生的引力加速度稍微大一点，或者说鸡毛表现出来的惯性稍微小一点；同是在地球引力场中，偏阴性的铁块，地球对它产生的引力加速度稍微小一点，或者说铁块表现出来的惯性稍微大一点。
依照真空的特性，我们可以对引力产生做出如下推测：
真空是一个不断振**的，充满着巨大能量的客观存在。真空是不对称的，这种不对称会偶尔导致正能量的虚粒子“走失”。走失正能量虚粒子后，时空质点产生了“空穴”，也就是留下来带有负能量的时空质点。失去能量的时空质点，与附近其他时空质点相互争夺正能量粒子。这种争夺会导致“空穴”与相邻的时空质点“纠缠”一起，也就形成了有质量的“基本粒子”。基本粒子相互结合，形成100多种不同的元素，进而构成了五彩缤纷的物质世界。
真空中存在的大质量物体，会与周围震**起伏的虚粒子产生相互作用。空间中的正能量粒子，源源不断向质心汇聚并被吸收。正能量粒子流的运动，将其他物体推向自己的质心，表现出的就是吸引力，从而产生引力场。
物体中所含“空穴”越多，吸引正能量粒子的能力越强，粒子流对空间中其他物质的推动作用就越大，表现为引力加速作用越大。引力加速作用的大小，与两个物体之间的距离有关。比如一个物体距离一颗黑洞的质量中心越远，正能量粒子流显示出来的引力作用就越小。物体距离黑洞质量中心越近，粒子流显示出来的引力作用越大。当距离黑洞质心距离小于一定值，粒子流的运动速度会超过光速。这时，从质心向外发射的光线，跑不过粒子流的运动速度，包括光在内的所有物质，将会不可避免地被黑洞吞没掉。这一距离值就是黑洞的“视界”，视界就是粒子流向质心运动速度恰巧等于光速的一个界面。
我们可以就此进一步推论：具有同样惯性质量的阴性物质，比具有同样惯性质量的阳性物质，所产生的的引力场强度要大一些。两者引力场强度的差距，随着引力源内禀能量差距加大而加大。比如，对同一块普通物质，就假如是一颗小行星，一般的恒星对它的吸引力，要小于同等惯性质量白矮星对它的吸引力，更小于同等惯性质量中子星对它的吸引力，尤其小于同等惯性质量黑洞对它产生的吸引力。在相同惯性质量的前提下，越偏阴性的引力源，能够产生的引力场强度越大，越偏阳性的引力源，所产生的引力场强度越小。
经测量，月球正以每年3.8厘米的速度远离地球，而地球也正在以每年15厘米的速度远离太阳。关于太阳、地球和月球相互远离的原因，有人认为是由于宇宙膨胀造成的，也有人认为是由于潮汐作用引起的，还有人认为是由于万有引力常数不断衰减导致的。如果太阳、地球、月球的远离，确系万有引力衰减的原因，那就很有可能是由于这几个星球核心的阴性物质不断以释放万有引力的方式汲取能量，逐渐向阳性物质转化导致的。万有引力的缓慢释放，会慢慢消耗天体的一部分质量，这部分被消耗的质量是“引力质量”，而非“惯性质量”。