既然物质不能凭空产生，那么宇宙最初的物质是从哪里来的？
首先，我们要明确一点：我们谈论的“物质”不仅仅是指我们日常可见的原子，还包括构成原子的基本粒子（如夸克、轻子），以及传递相互作用力的粒子（如光子、胶子），甚至还有我们尚不完全理解的暗物质和暗能量。这些构成了宇宙的一切。
我们所说的“物质不能凭空产生”是基于我们目前在宇宙中观察到的物理定律。 在我们熟悉的宏观世界里，能量守恒和质量守恒（虽然在相对论中质量和能量是等价的，可以相互转化，但总的能量是守恒的）是基本原则。那么，怎么解释宇宙最初的物质呢？这就要把我们的视角拉回到宇宙的起点——大爆炸。
大爆炸并非一个“爆炸”在虚无空间中，而是时空本身的诞生和极速膨胀。 在大爆炸的极早期（一个我们尚无法直接观测的瞬间，例如普朗克时期，远小于一秒的百万亿亿亿分之一），宇宙的密度和温度达到了我们现在无法想象的程度。我们目前所有的物理定律，包括能量守恒，可能在大爆炸的这个奇点附近就失效了，或者说，我们尚未找到一个能够描述那个极端状态的完整理论（比如，量子引力理论）。
能量密度极高，量子涨落成为关键。 在大爆炸的最初时刻，宇宙的能量密度是极高的。根据量子场论，即使在真空中，也存在着持续的“量子涨落”。简单来说，就是在极短的时间内，能量可以“借”来产生粒子反粒子对，然后它们又迅速湮灭消失，符合能量守恒的原则。
宇宙膨胀“稀释”了“负能量”。 一个更深层的解释，可能与宇宙膨胀本身以及引力的特性有关。虽然听起来有些反直觉，但在广义相对论的框架下，引力被描述为时空的弯曲。而引力势能，可以被认为是负能量。当宇宙经历了一个叫做“暴胀”（Inflation）的极速膨胀时期（在大爆炸后极短的时间内，宇宙尺寸指数级增长），这个过程极有可能伴随着一种具有“负压强”的能量场（例如标量场）。
想象一下，宇宙在诞生之初，可能处于一种高能、不稳定的状态。在暴胀过程中，这个高能状态开始衰变，将能量转化为物质和辐射。同时，由于宇宙的膨胀，总的能量保持守恒，但由于引力势能是负的，当宇宙膨胀时，负的引力势能的绝对值会增加，这就“抵消”了新产生的物质所携带的正能量，使得总能量在一个宏观上可以被看作是大致守恒的。
换句话说，最初的“什么都没有”的状态，通过一种我们尚不完全理解的机制（可能与量子涨落和宇宙暴胀有关），转化为了一种高能的能量状态。然后，随着宇宙的膨胀，这种高能状态衰变、“冷却”，将能量转化为我们现在所知的物质粒子（如光子、电子、夸克等）。
从能量到物质的转化。 这就像一个巨大的“能量包”，在大爆炸初期以某种形式存在。随着宇宙膨胀和冷却，这个能量包中的能量被释放出来，并根据爱因斯坦的质能方程 $E=mc^2$ 转化为质量。起初，宇宙充满了高能光子和粒子反粒子对，它们不断碰撞、湮灭、又产生。随着温度下降，粒子反粒子对的产生变得越来越少，而物质粒子开始稳定存在。
暗物质和暗能量的来源。 特别要提到暗物质和暗能量。暗物质占宇宙总物质的约85%，它们不与光发生相互作用，因此我们看不见。暗能量则驱动着宇宙的加速膨胀。它们的起源也是当前宇宙学研究的前沿问题。一种可能性是，它们也是在大爆炸的最初阶段，随着普通物质一起，由同样的能量转化过程产生，只是它们具有不同的性质，不参与电磁相互作用。
总结一下，我们目前最主流的解释是：
1. 宇宙并非从“虚无”中产生，而是时空本身的诞生和演化。
2. 大爆炸极早期，宇宙处于一个极高能、高密度的状态。
3. 量子涨落可能在能量转化为物质的过程中扮演了关键角色。
4. 宇宙的暴胀过程，伴随着具有负压强的能量场，使得总能量（物质能量+引力势能）保持宏观守恒。
5. 最初的高能状态随着宇宙膨胀和冷却，将能量转化为粒子、反粒子以及辐射，并最终形成了我们今天看到的物质。
这仍然是一个活跃的研究领域，物理学家们正致力于发展更完善的理论（如弦理论、量子引力），希望能更精确地描述大爆炸最初的那个瞬间，以及物质和能量的终极来源。可以说，我们现在对宇宙最初物质来源的理解，就像是在探索一个无比深邃的宝藏，每解开一层，都能带来更宏大的视野。
网友意见
拼命探寻那个一无所有的宇宙初始，这本身就不科学，宇宙是永恒的，跟没有起点的直线一样。
2020.11.07更新
大家的每一条评论我都有看，我也在反思为什么自己的回答让好多人看得云里雾里。我今天就来把之前的回答完善一下吧，争取写出一个让大家满意的回答。这篇回答不可避免要涉及到大一水平的微积分和物理，不过我也会尽量把重点内容凸显出来，使得没有相关基础的读者可以忽略其中的细节而抓住重点。
以下是整合及大修后的回答。
为了方便让大家理解，我把这个问题分解为以下几个问题：
1. 物质/能量能不能“凭空”产生？
2. 宇宙在其诞生初期经历了什么？
3. 今天的宇宙中有大约 kg的物质，它们都是在宇宙刚诞生时就存在的吗？还是说，只有一部分在宇宙刚诞生时就存在，另一部分是后来产生的？如果是第二种情况，那么后来产生的这部分物质具体是怎么产生的？（1→100...的过程）
4. 宇宙刚诞生时就存在的这一部分物质是从哪里来的？（0→1的过程）
一、物质/能量能不能“凭空”产生？
在聊这个问题之前，我需要说一说现代物理学中物质的微观模型。现代物理学中人们用“量子场论”去描述微观粒子的性质与相互作用，这一理论的基本思想可以归纳为：①微观粒子的波函数可以被视为弥漫在时空中的“场”，认为所有物质都是各种各样的场。②场的能量动量是量子化的，就像阶梯一样，比如能量可以是0 1 2 3……但不能是1.3 2.5这样的。③场的能量动量每上升一个台阶就相当于时空中产生一个粒子，每下降一个台阶就相当于时空中湮灭一个粒子，场能量下降到最低的话就是一个粒子也没有的真空。也就是说，场比粒子更基本，真空是场的能量最低的基态，而粒子是场的更高能量的激发态。
从上面的描述大家可以看到，粒子的产生过程其实就是它对应的场的能量上升一个台阶的过程。只要场的能量可以增多，粒子就可以产生。因此，物质能不能“凭空”产生的问题就等价于场的能量能不能“凭空”增加的问题，换句话说，这就是物质场的能量是否必须守恒的问题。这个问题的答案是：可以不守恒。要理解这一点，必须要明白“能量守恒”的条件是什么。
在物理学中有一条非常重要的定理，叫做“诺特定理”（物理系大二学分析力学课会学这个内容），这个定理的基本思想是：每一条守恒定律的背后都对应着某种对称性（当然，这个表述不严格）。能量守恒对应的对称性是“时间平移对称性”，就是说一般在物理系统具有时间平移对称性的情况下，这个物理系统的总能量才是守恒的。对于平直时空，一定具有此对称性，所以物质的能量一定守恒。而对于广义相对论中的弯曲时空，没有这种对称性，物质的能量就不一定守恒。
对于宇宙这个物理系统，不具有时间平移对称性，宇宙中物质场的能量就可以是不守恒的。研究表明，只有在非相对论性物质主导的宇宙中，即满是低速运动的物质的宇宙，物质场能量才是守恒的。而如果宇宙是相对论性物质（如光子、中微子）主导的，物质场能量就会随着宇宙的膨胀而减少，如楼下@Thomas的回答。还有一种情况下宇宙中物质场的能量会增加，我们接下来要聊的就是这种情况。
二、宇宙在其诞生初期经历了什么？
在宇宙诞生的极早期（大约 秒内），宇宙经历了一场剧烈的“暴胀”过程。这是个什么样的过程呢？暴胀是物理学家们假设的宇宙在其诞生初期经历的指数膨胀过程，认为宇宙在其刚诞生 秒内，尺度急剧膨胀了大约 倍（体积膨胀了 倍）。这一假设并不是凭空瞎猜的，而是为了解决许多宇宙学疑难才提出的，比如为什么观测表明现在的宇宙如此平坦、均匀，为什么宇宙微波背景辐射上面存在涨落。这些问题都可以被暴胀理论所解释，因此物理学家们相信暴胀过程的确在极早期宇宙中发生过。
那么宇宙为什么会发生暴胀呢？通常认为极早期宇宙中存在一种量子标量场 ，这种特殊的物质场主导了极早期宇宙的演化。接下来我要向大家证明这种标量物质场可以造成宇宙的指数膨胀，证明的过程会用到大一水平的微积分和物理，如果读者不想看这部分的话可以只看粗体字的部分。不过，如果读者把整个证明过程follow下来了，会对理解本文有质的提升。
场是弥漫在整个空间当中的，因此我们不能直接定义场的能量，而是需要对空间中的每一点定义一个能量密度 ，总能量=能量密度×体积。我们可以把这个标量物质场 的能量密度写为
其中， 为场的动能密度， 为场的势能密度。可以看到这和我们高中学的 总能量=动能+势能 很像。为了求解这个标量场如何影响宇宙的演化，我们需要借助描述宇宙尺度的演化的方程——（平坦的）弗里德曼方程：
这是一个一阶微分方程，其中 为宇宙的尺度因子， 为尺度因子对时间 的导数， 是万有引力常数， 就是前面说的物质场能量密度。把标量物质场的 代入弗里德曼方程可以得到：
现在，我们只需要给定势能函数（势能曲线） 的表达式就可以求解这个方程了。通常来说，为了引发暴胀，我们需要假设这个标量场的势能曲线 上有一段平缓的高台，比如下图中的Starobinsky势。极早期宇宙（的状态）就在这个高台上缓慢地向稳定点滚动（势能越低越稳定），此时标量场的势能密度近似为常数 且远大于动能，所以可以把弗里德曼方程写为：
如果读者学过高数的话，应该一眼就能看出这个方程的解是 ，也就是说，宇宙的尺度 随着时间 发生了急剧的指数膨胀。因此，这个标量物质场的存在就是引发极早期宇宙暴胀的原因。暴胀过程使得宇宙的尺度急剧膨胀了大约 倍。之后，随着宇宙的状态逐渐落向势能曲线的最低点，使得 的近似不再成立时，暴胀就结束了，宇宙从指数膨胀进入减速膨胀。
三、暴胀中物质产生的问题
在了解了什么叫做暴胀之后，我们就可以讨论物质产生的问题了。从前面的讨论我们可以看到两件事：①暴胀过程中标量场的势能密度 几乎是常数；②暴胀过程中宇宙的尺度膨胀了大约 倍。眼尖的读者可能一下子就看出了问题所在：能量密度×体积=总能量，既然这个标量场的势能密度几乎是常数，而宇宙的体积膨胀了 倍，那么这就意味着在宇宙暴胀过程中，此标量场的总能量增加了 倍！！！这些能量在暴胀后的宇宙重加热过程中，被标量物质场全部传递给了其他的物质场，由此（经过一系列的衰变）产生了电子、光子、夸克等标准模型粒子以及暗物质粒子（如果暗物质是粒子的话）。
我们还可以算一下暴胀前宇宙中物质的总能量。目前可观测宇宙中物质总量大约是 kg，如果不考虑辐射为主时期宇宙能量的衰减的话，我们可以反推出暴胀前宇宙中的物质只有 kg，这大概只相当于几百个碳原子的质量。由此可见，暴胀前宇宙中物质是极少的，几乎所有物质都是在暴胀后产生的。这听起来很不可思议，不过这个结果确实是从现有的理论中导出的。当然，也有可能现有的理论是有问题的，毕竟我们对极早期宇宙中的超高能物理知之甚少。
至此，我们解释了宇宙中绝大多数的物质/能量从哪来的问题（1→100...的问题）。另外还有一个值得思考的问题，暴胀中标量物质场的能量增加了 倍，那么这些能量是从哪来的呢？这个问题其实现在尚无定论。虽然在第一部分我们说过物质场的能量可以不守恒，但宇宙中不仅有物质场，还有引力场。有很多人认为即使物质场的能量不守恒，物质场+引力场的总能量应当是守恒的，暴胀中能量是引力场给物质场的。我对这种说法存疑，因为如果能量守恒的话，引力场+物质场的总能量应该有一个上限。然而考虑一个永恒暴胀的宇宙，它的物质场能量是没有上限的。因此我认为不能简单地将暴胀中物质场能量的来源归因于引力场，这个问题还要继续研究。 @王一 老师有一篇文章讨论了宇宙的能量问题，感兴趣的读者可以看一看：
四、0→1的问题
虽然我们已经解释了宇宙中绝大多数物质是从哪来的，但还有一个问题没有解答，暴胀前宇宙中存在的约 kg的物质是从哪来的？虽然它们的数量与今天宇宙中的物质总量相比无足轻重，但这个问题是非常重要的。因为正是有这点物质作为种子，才能在暴胀时期超级加倍产生今天宇宙中的所有物质。
研究暴胀之前宇宙发生了什么的学科叫做“前暴胀宇宙学”，目前这一研究方向尚停留在假说阶段，没有任何实验证据（暴胀是有一些预言被观测证实的，比如预言宇宙学密度参数 严格等于1）。前暴胀宇宙学的假说包括浮现模型、反弹模型、循环模型等，它们的共同特点是认为宇宙有个尺度最小值，暴胀前的那点物质是固有的，不存在产生的问题。不过这些东西目前都只是猜想而已，实际上是什么样子大家都不知道。我找了几篇这方面的不错的科普文推荐给大家：
①蔡一夫 金庄维《宇宙大爆炸之前是什么？》
http://www.zhishifenzi.com/depth/column/868.html
②张新民等《宇宙起源与阿里原初引力波探测》
http://www.wuli.ac.cn/CN/Y2016/V45/I5/320
③黄庆国 朴云松《宇宙如何起源？》
https://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/CSB/63/24/10.1360/N972017-01362?slug=fulltext
最后做一个总结。
- 宇宙中物质场的能量可以不守恒。
- 宇宙在诞生初期发生了一个剧烈的暴胀过程，这是由某个量子标量场造成的。
- 今天宇宙中的 kg的物质，绝大多数是暴胀后产生的，只有大约 kg的物质是暴胀前就存在的。
- 暴胀中物质产生的过程是：上述标量物质场的能量密度在暴胀期间几乎不变，而暴胀时期宇宙的体积膨胀了 倍。因为能量密度×体积=总能量，所以标量物质场的能量增加了约 倍。这些能量在暴胀过后通过宇宙重加热过程传递给了其他物质场，由此产生了各种物质粒子。也就是说，今天宇宙中的绝大多数物质都是在暴胀后产生的，用于产生这些物质的能量都来源于暴胀过程。（能量传递过程：？？？→某种标量物质场→其他物质场→今天宇宙中的物质）
- 暴胀之前发生了什么，我们不太清楚，有各种理论模型。
另外再推荐几篇我关于宇宙学的文章及回答：
物质从未存在，存在的是你的感受。
我们现在做一个三维的动画，比如是一桌美食，这个时候你的视觉会受到影响，看到它。如果再用技术的手段，让这个动画散发出对应的美食气味，这个时候你的味觉会受到影响。如果再用技术手段刺激你的大脑，让你感受的吃到这桌美食的感受，这个时候你的感官系统会受到影响。
但是，这个过程，你发现你会真的体验到了吃这桌美食的感受（如果你无法理解，可以把它想象成做了一个吃美食的梦，梦里感受会更真实），其实，这个期间，没有美食，你也没有去吃，所有的一切都是你的想象，换句话说，如果把你的这种想象与你的身体变化关联起来，对你来说，这不就变成了事实吗？
气味、画面、感受都是一种波，无形的，当与你的大脑共振，形成了实质的存在，波粒二象性就出现了。这个时候如果把这些变化与你自身的变化关联起来，自然你就会觉得这是物质，这是实相，这是现实。
宇宙的最初的物质也是一样，那个奇点也是一种虚拟的影像，高层程序，将它的变化，与万物的感受都关联起来，相互作用就会感受到物质（粒）和空（波）的相互转化。
再举个例子，比如你做了一个梦从楼上掉下去，你的心会感受到这个恐惧和疼痛，甚至醒来你还会有这个感受存在，但是你的身体却没有问题。在梦中你的身体已经摔坏了，现实中，你还完好无损。想象下，梦中的感受是谁营造的，如果你现在所处的实相世界也类似一个这样的梦呢？
如果你能理解上面说的，你肯定会好奇，是谁创造了这个规则？
实际上物质就是凭空而来的。
而且物质必须是凭空产生的，否则宇宙就不可能存在！
至于为什么能凭空而来，那就是太初有道玄之又玄了。
量子涨落给出了一些解释，它表明真空其实是活泼的，在完全真空中，会随机出现稍纵即逝的能量。
我们能研究到物质最小的粒子质子和中子，它们的内部是夸克，每时每刻这些都有大量的正负夸克在真空量子涨落中产生和泯灭，所以我们这个物质世界，本质是真空当中迸发出来的幻象。
所以真空不是空，是什么东西，已经完全超出了人类的理解能力，也无法从我们这个宇宙内去了解。也许永远不会有人能回答你。
简单的说，宇宙，不过是真空的一个幻想。
那么又问，真空为啥能思考？因为真空是无限时空，在无限时空里，一切都是必然的。
虽然宇宙是有限的，但是宇宙之外的真空是无限的。在无限里，一切皆有可能。
在无限的某个维度的某个宇宙的某个角落里，海绵宝宝和派大星在比奇堡快乐的生活着。
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