主角下达指令，带我进入宇宙大爆炸那一刻。
个人梦境机迷你版:主人，已准就绪。
进入梦境，宇宙大爆炸之旅开启。
一、物质无中生有的现象及相关理论
我们先来看三个现象：
1. 在粒子对撞机里，两个高速运动的质子相撞后，变成了两个低速运动的质子、一个碳块和一个反碳块。我们都知道质子是由上夸克和下夸克组成，质子里并没有粲夸克，可最后竟然无中生有地多出来两个粲夸克。
2. 两个能量极高的电磁波相撞，能在真空里变成一个正电子和一个负电子，这种现象被称为布莱特-惠勒过程。在我们的传统认知中，电磁波更偏向于能量，而电子更偏向于实体物质，这种现象表明能量可以转换成物质。
3. 在一片什么都没有的真空里存在一个电场，只要电场的强度超过10的18次方伏特每米，就能在真空里激发出一个正电子和一个负电子，这种现象叫施温格效应。这就更令人震撼了，因为几乎不需要初始物质，只需加强电场就能凭空变出电子。
这三个现象揭示出一个规律：能量加真空等于粒子，这里的能量可以是任何形式的能量，比如动能、势能、辐射等等都可以。真空里虽然没有粒子，但有各种类型的场，如电子场、夸克场、希格斯场等等，只要给这些场提供能量就能激发出粒子。例如，只要给真空里的电磁场能量，就能激发出一个实体的电子；只要给真空里的夸克场能量，就能激发出一个实体的夸克。标准模型里所有的粒子都能通过这种方式无中生有。
二、宇宙大爆炸过程中的对称破缺
大爆炸后，在10的负43次方秒之内，人类已知的所有物理理论都失效，四种基本作用力在这个时间可能是统一的。10的负43次方秒的时候，宇宙的温度冷却到10的32次方摄氏度，引力率先从四种基本作用力中分离出来；10的负36次方秒的时候，宇宙的温度冷却到10的28次方摄氏度，强力又分离了出来；10的负12次方秒的时候，宇宙的温度冷却到10的15次方摄氏度，弱力和电磁力分离，至此四种基本作用力全部分离。
为什么四种力会分离呢？是因为宇宙温度的变化引发了相变。打个比方，水蒸气的温度下降到100°c的时候会发生相变，凝结成水，水的温度下降到0°c的时候，也会发生相变，冻成冰。四种力也是如此，随着宇宙温度的下降发生了三次相变，最终导致四种力分离。那什么是相变呢？相变的本质是对称破缺。
你可以简单这么理解，宇宙最开始高度对称，之后发生了三次对称破缺，每减少一部分对称性，就会分离出一种力。人类目前可以在粒子对撞机上验证最后一次对称破缺，只要温度超过10的15次方摄氏度，电磁力和弱力就会完完全全地统一在一起，无法区分。但是前两次的对称破缺由于粒子对撞机的能量不足，现在还无法通过实验验证。
除了这三种对称破缺，很多高能理论，例如弦论、量子引力等，都认为在极高的能量下，洛伦兹对称性会被破坏，狭义相对论不再成立。
一个完全对称的宇宙会是什么样子的？我们都知道，能量从真空里面激发出一个正粒子的同时，也一定会激发出一个反粒子，因为正反粒子相遇后会湮灭成光子，所以如果宇宙完全对称，就会全部变成光子。因此人类无法在完全对称的宇宙里面存活。
幸运的是，宇宙在10的负11次方秒的时候发生了cp对称破缺，导致正物质比反物质多了10亿分之1，最终形成了现在的正物质宇宙。宇宙在10的负12次方秒的时候还发生了希格斯场的对称破缺，这次对称破缺赋予了w、Z玻色子质量。宇宙在10的-6次方秒的时候发生了手征对称破缺。手征对称破缺是质子和中子质量的主要来源，因为人的质量主要来源于质子和中子，所以人的质量也主要与手征对称破缺密切相关。
宇宙大爆炸后至少发生了7种对称破缺，也就是说宇宙最开始的时候高度对称，之后在一次次的对称破缺中，宇宙的对称性不断降低，最终形成了我们这个世界。
三、粒子诞生及宇宙大爆炸后的演化
我们再来看看粒子是如何诞生的。我们都知道，温度越高的物体发出的光波长越短，单个光子的能量就越大，当光子的能量足够大的时候，就能在真空里面无中生有的激发出粒子。具体来说，宇宙的温度和能激发出的粒子质量由这个公式决定：公式里的k是波尔兹曼常数，t是宇宙的临界温度，m是粒子质量，c是光速。
如电子质量是9.1x10的负31次方千克，代入公式，我们可以计算出电子的临界温度是5.9x10的9次方摄氏度。也就是说，当宇宙的温度高于这个临界温度的时候，就能在真空里面激发出电子，当宇宙的温度低于这个临界温度的时候，就激发不出电子。同样的方法，我们可以用这个公式计算出上夸克的临界激发温度是2.8x10的10次方摄氏度，粲夸克的临界激发温度是1.5x10的13次方摄氏度等等。
宇宙大爆炸后，10的负12次方秒，宇宙的温度大概是10的15次方摄氏度，这个温度超过了标准模型所有粒子的临界温度。因此在这个时间之前，宇宙能在真空里面激发出所有类型的粒子，最终形成了一团以夸克、胶子、电子、光子为主的粒子云。
大爆炸后10的负6次方秒，宇宙的温度降到10的10次方摄氏度，三个夸克开始结合在一起，形成质子和中子。大爆炸后第3分钟到第20分钟，这时候宇宙的温度和压力跟太阳差不多，于是质子和中子在这段时间内就聚变成了氦、锂等原子核。这时候宇宙主要由原子核、电子和光子三种物质组成。但是这时候的原子核抓不住电子，因为温度实在是太高了，即使原子核抓住了电子，也会被能量极高的光子拆散。
大爆炸后第37万年，宇宙的温度下降到3000K，原子核就能稳稳地抓住电子了，于是就形成了原子。之后原子在引力的聚集下，经过几亿年的演化，最终形成了恒星和星系，宇宙就是这么一步步诞生的。
我们总结一下宇宙大爆炸的过程，从物质角度观察，粒子先是从真空里面被激发出来，之后一步步从小到大聚集；从能量角度观察，随着温度的降低，四种基本作用力一步步分离；从信息角度观察，宇宙最开始高度对称，之后至少发生了7次对称破缺，这就是宇宙大爆炸的整个框架。
四、宇宙大爆炸的证据
1. 哈勃红移：1929年，哈勃发现所有的星系都正在远离我们，距离越远的星系，远离我们的速度就越大，这说明宇宙正在膨胀。如果倒放这个过程，你就会发现这些星系最开始应该是聚集在一起的，这就是宇宙大爆炸的最直接证据。
2. 太初核合成：大爆炸理论认为宇宙在第3分钟到第20分钟之间发生了核聚变，质子、中子按照一定的方式核聚变成了氦二、氦三、氦四、锂等。
3. 宇宙微波背景辐射：宇宙微波背景辐射是大爆炸模型极为有力的证据。下面看看它是如何产生的。
光子与带电荷的粒子会发生相互作用，比如因汤姆孙散射，光子的能量会降低且方向会偏转。宇宙大爆炸后形成了大量自由电子，由于自由电子带电荷，光子撞到自由电子上就会被散射，致使光子不断改变传播方向，这些自由电子如同迷雾般阻碍光子传播，此时宇宙是不透明的。
大爆炸后37万年，宇宙温度降至3000K，自由电子和质子结合形成氢原子，氢原子整体呈电中性，不会散射光子，于是阻碍消失，光子可无阻碍地长距离自由传播，宇宙也就变得透明了。这些自由传播的光子因空间膨胀不断被拉长，从原来的红外线波段被拉长到微波波段，就形成了宇宙微波背景辐射。
1948年，天文学家依据大爆炸模型预言存在这种辐射。1964年，贝尔实验室的两位工程师发现了它，并因此荣获1978年诺贝尔物理学奖。如今我们周围就存在大量宇宙微波背景辐射，每立方米空间平均约有4亿颗宇宙微波背景辐射的光子，它们是宇宙中最古老的光，穿越了138亿年才来到我们身边，静静诉说着宇宙大爆炸的故事。
4. 宇宙年龄的计算：天文学家通过哈勃红移、宇宙微波背景辐射这两种独立的原理和不同方法，分别计算出宇宙年龄，发现二者结果差距不大，都在138亿年左右。并且测量大量古老天体的年龄，在误差允许范围内，没有一个天体年龄超过138亿年。这间接证明宇宙在138亿年前可能发生过一次重大事件。
5. 模拟宇宙演化与观测结构相符：天文学家利用大爆炸模型模拟宇宙几亿年的演化过程，发现其能生成一种网状天体结构，这与目前天文望远镜观测到的超星系团、星系长城、空洞等大尺度纤维结构是一致的。
6. 中微子背景辐射预测准确：大爆炸模型预测存在温度为1.95K的中微子背景辐射。2015年在宇宙微波背景辐射（cmb）上间接发现了温度为1.96K的中微子背景辐射，理论预测值1.95K与实测值1.96K较为接近，可见大爆炸模型的预测还是比较准确的。
二、宇宙大爆炸模型的缺陷及爆胀场理论
不过，大爆炸模型并非完美无缺，它存在至少三大缺陷，分别是视界问题、平坦性问题和磁单极子问题。下面我们来具体看看。
1. 视界问题：这是宇宙大爆炸模型的一个突出缺陷。宇宙大爆炸后诞生了A、b两朵粒子云，因量子力学的随机性，两朵云的温度不同，假设A云温度是3500°c，b云温度是2500°c，且两朵云距离较远，A云在银河系左边，b云在银河系右边。
思考一下，A云的热量能否传递给b云呢？答案是不能，因为热量传递速度不能超光速，而大爆炸后时间太短，A云没有足够时间把热量传递给b云，所以A、b两朵云会存在一定温度差。
天文学家依据大爆炸模型计算，微波背景辐射中至少应该有几万个像A、b云这样温度明显不同的区域。但实际天文观测表明，微波背景辐射的温度差别极小，各个方向的温度仅有十万分之一的差别，即最冷的地方约2999.99°c，最热的地方约3000.01°c。由此可见，理论和实际观测出现了矛盾。
而爆胀场理论可解决此问题，其思路是：假设A、b两朵云最初在一粒沙子大小的空间内，这样两朵云就能互相传递热量，通过热量交换，A、b两朵云在这粒沙子大小的空间里提前混合成3000°c，然后空间发生爆炸，致使这粒沙子瞬间膨胀到银河系大小，此时银河系左边的A云是3000°c，银河系右边的b云也是3000°c，最后因量子涨落，在微波背景辐射里呈现出2999.99 - 3000.01°c的温度范围，这样就完美解决了该问题。简单来说，就是先在极小空间内提前混合好温度，空间爆炸后全空间的温度就都一样了，从而使微波背景辐射的温度也趋于一致。
2. 平坦性问题：根据广义相对论，宇宙可分为开空间、闭空间和平坦空间三种类型。天文观测表明，宇宙目前是平坦空间。但平坦空间极难形成，因为它要求宇宙的能量密度必须严格等于临界密度，就如同跷跷板一样，只要最初稍有偏离，就会随着空间的膨胀放大这种偏离。
由于量子力学的随机性，宇宙大爆炸初期，有些区域密度大，有些区域密度小，最终很可能导致形成一个不平坦的宇宙。然而天文观测显示宇宙现在非常平坦，这就产生了矛盾。
爆胀场理论可解决此问题，其思路是：一粒沙子密度不均匀，有的地方密度大，有的地方密度小，若将这粒沙子瞬间膨胀到银河系那么大，就会抹平一切密度不均匀，宇宙的空间就会变得非常平坦，从而完美解决了该问题。
3. 磁单极子问题：大多数大统一理论认为，大爆炸后10的负36次方秒左右，因温度变化，强力和电弱力分离，这次从高温到低温的相变过程中会出现磁单极子。磁单极子是指像磁铁虽有南北两极，但它只有南极或者只有北极的一种特殊粒子。
根据大爆炸模型计算，宇宙应该产生了很多磁单极子，可至今我们一个都未找到。要是能找到磁单极子，肯定能荣获诺贝尔物理学奖。
对于爆胀场理论解决此问题的方式，假设在一粒沙子里面有1亿颗磁单极子，当沙子瞬间膨胀到银河系大小，整个太阳系都分不到一颗磁单极子，自然就找不到它了。
总之，传统的大爆炸模型存在这三大缺陷，于是天文学家提出了爆胀场理论来修复这些缺陷，相当于给大爆炸模型打了个大大的补丁。
三、爆胀场理论的观测证据及相关推导
爆胀场理论有三个核心预言：宇宙空间非常平坦、存在符合高斯分布的近尺度不变的密度涨落、原初引力波。
下面我们来简单推导一下空间为何会出现指数膨胀。根据广义相对论和宇宙学原理，可得到宇宙的演化方程——弗里德曼方程，这是宇宙学极为重要的一个方程。对于宇宙大爆炸前期来说，方程后面两项可忽略不计，从而可简化为：
这里p代表物质的能量密度，G是引力常数，a(t)代表空间的大小，a(t)上面一个点代表宇宙空间的大小随时间的变化率，也就是微积分里的da\/dt。
如果爆胀场的能量密度是一个固定数值，那么p就是一个固定数值，整个方程的右边就是一个固定值，简化后它就变成一个非常简单的微分方程，大一学生基本都会解这个微分方程。其解令人惊讶的是出现了指数形式。因为a代表空间的大小，t代表时间，这就意味着宇宙空间的大小随时间呈指数变化。所以，只要假设真空爆胀场的能量密度是一个固定值，宇宙空间的大小就能随时间指数增加。
接着看看爆炸前后宇宙的总能量变化。根据定义，能量密度等于能量除以体积，而体积等于长度的三次方。由于爆炸使宇宙的长度增加了10的26次方倍，可知宇宙的体积增加了10的78次方倍。又因为宇宙爆胀场的能量密度是一个固定值，所以爆炸前后宇宙的能量增加了10的78次方倍。假如爆炸前宇宙只有几百个氢原子的能量，那么爆胀后宇宙的总能量就会变成10的55次方千克，而10的55次方千克就是现在可观测宇宙的总质量。这个结论相当震撼，以往我们一直认为宇宙大爆炸起始点密度无限大、物质无限多，现在依据爆胀场理论，大爆炸的起点只需有几百个氢原子的能量即可，宇宙几乎所有的能量都是在10的负36次方秒到10的负32次方秒之间通过空间爆胀增加的。
一、宇宙大爆炸能量来源
那宇宙增加的这么多能量是从哪里来的呢？天文学的主流观点认为是从真空获取的能量，真空蕴含着大量能量，它存在高能量状态和低能量状态，就好比水库一样，大爆炸之前的真空处于高能量状态，大爆炸之后变为低能量状态。
因为存在类似大坝高度固定的某种条件限制，所以真空能量的变化也是相对固定的，这就相当于真空暴胀场的能量密度是固定值。根据前面讲过的弗里德曼公式，暴胀场的能量密度固定会引发空间指数膨胀。
另外，真空能量发生变化后，如同水库上游的水倾泻到下游，在下游积攒了大量能量。按照之前所讲，能量与真空相互作用能产生各种粒子，这些能量在下游的真空里形成了一团包含夸克、胶子、电子、光子等的粒子云，之后粒子云逐步合并形成质子、中子、原子核、原子、恒星和星系等。
总之，真空从高能量状态转变为低能量状态，其能量数值变化相对固定，这导致了空间指数膨胀、能量损耗，同时在真空里激发出粒子云，正好对应暴胀场理论和大爆炸理论这两个互补的理论。在宇宙学领域，目前只有这两个理论有较多观测证据，暴胀场理论有部分观测证据，大爆炸理论至少有6个观测证据，其他理论基本缺乏观测证据。所以，宇宙大爆炸的能量很可能来源于真空势能的变化，这一点很重要，我再强调一下，宇宙大爆炸的能量很可能来源于真空势能的变化。
二、关于真空能量的思考及不同理论观点
那真空的能量又是从哪里来的呢？有以下两种思路：
1. 霍金等人的观点：霍金认为物质的能量与真空的能量之和为0，如果物质的能量是正的，那么真空的能量就是负的。（此处“伊拉克”表述有误，推测可能想说“狄拉克”，狄拉克是20世纪除爱因斯坦之外非常重要的物理学家，他认为真空是充满负能量态的粒子海，其对真空的理解可供我们参考。）
2. 能量守恒相关探讨：在现代物理学中，能量守恒等价于时间的平移不变性，假如自然法则不遵循时间的平移不变性，那么能量可能不守恒。事实上，现在不少天文学家认为宇宙物质部分的能量是不守恒的，至于物质与真空的总能量是否守恒还存在争议，我个人认为物质加真空的总能量应该是守恒的。
那真空为什么有能量呢？真空里面到底有什么东西？人类对真空的认知还处于类似盲人摸象的阶段，用不同的理论去观察真空，会得到不同的结论。例如：
1948年，卡西米尔通过实验证明真空并非空无一物，里面存在能量涨落；1960年，量子场论认为真空里充满了虚粒子；1990年，量子信息领域认为真空是具有大量量子纠缠的量子比特海；2000年，宇宙学研究发现真空里存在暗能量，暗能量促使宇宙加速膨胀。
人类至今还无法完整描绘出真空的真实面貌。
三、多重宇宙相关探讨及与其他宇宙观对比
真空为什么存在能量高的状态和能量低的状态呢？真空在一个点会发生宇宙大爆炸，在其他点有没有可能也会发生宇宙大爆炸呢？对于这两个问题，目前科学暂时无法给出确切答案，只能借助科幻的多重宇宙模型来探讨。
多重宇宙观点认为存在一个有限或者无限的真空，里面有很多“泡泡”，每一个“泡泡”就是一个宇宙，“泡泡”里面有时间、空间、粒子，而“泡泡”外面没有时间、空间、粒子，只有真空。
由于存在量子涨落，真空的能量并非完全均匀，有高有低，一些真空区域能量高，另一些真空区域能量低。霍金曾打过比方，真空就像临近沸腾的水，一旦某个区域温度超过100°c，就会瞬间形成一个气泡，也就是发生一次宇宙大爆炸，释放该区域真空的能量。因为气泡形成过程是吸收热量的，就像宇宙大爆炸吸收了真空里局部过高的能量，从而在真空里“吹”起一个宇宙泡泡。
那宇宙泡泡未来的宿命是什么呢？既然泡泡起源于向真空借能量，那么泡泡最终的归宿必然是把能量还回真空，有借有还嘛。具体来说，物质通过质子衰变、黑洞霍金辐射、大撕裂、真空衰变等方式变成光子，而光子的波长会随着空间膨胀被拉长，即光子的能量被空间膨胀降低，那光子减少的能量去哪儿了呢？当然是回归引力场或者回归真空了。所以，从多重宇宙角度来看，回归真空有可能是我们这个宇宙泡泡的最终归宿，这一点很重要，我再强调一遍，从多重宇宙的角度来说，回归真空有可能是我们这个宇宙泡泡的最终归宿。
四、宇宙观的发展
既然宇宙起源于真空，那真空又是怎么来的呢？假如真空是由真真空创造的，那真真空又是谁创造的呢？这样追问本源是无穷无尽的。真空也只是人类现阶段对宇宙的了解，肯定不是终极答案。若要寻找终极答案，可能只能借助于信仰，比如上帝、道、佛、自然法则、物自体、绝地精神、飞天意面等等。大家更倾向于道或者自然法则。
基本逻辑：自然法则创造了真空，真空将基本的能量传递给暴胀场，暴胀场衰变后激发出一团粒子云，最后从物质、能量、信息三方面开启了宇宙大爆炸，这就是整个宇宙大爆炸的宏观逻辑结构。
大约138亿年前，整个宇宙从一个极小、极热、极致密的起点状态瞬间膨胀开来，就像一个巨大的火球在瞬间爆裂，释放出无尽的能量和物质。这一瞬间，时间与空间一同诞生，宇宙的舞台由此拉开帷幕。在大爆炸的那一刻，宇宙从这个起点开始急剧膨胀，释放出巨大的能量和物质，温度高达数十亿度。随着宇宙的膨胀，温度逐渐降低，物质开始凝结，形成了氢、氦等轻元素，之后这些轻元素在引力作用下聚集，形成了第一代恒星和星体，宇宙的结构逐渐显现并不断演化。
主角:我是谁？我在那？放我出去！放我出去！！！
做完这个梦，主角一直在想\"道\"或自然法则是什么？
当尝试唯物主义无果后，他开始用唯心主义视角看世界。
从唯心主义角度来看，意识可视作源于感知的幻觉，时间宛如事物运动而生的幻觉，空间亦为相对大小的幻觉，颜色实则是对不同波长电磁波形成的幻觉，五感乃经神经系统作用产生的幻觉，记忆是带有虚幻色彩的影像式过往幻觉，因果逻辑可被看作思维的基础，灵魂出窍则是一种知觉幻觉体验。
从唯心主义角度来看，世界万物都是由信息数据(能量状态)及规律秩序(逻辑结构)组成的。能量状态本质基于量化表示能量大小、方向及转换的运算；逻辑结构本质可用集合论中的关系和映射（如函数）构建事物有序关联等数学模型。
宇宙第一因是数学，世界是数学的。
如果逻辑大于存在，则世界是虚拟的，数学的，可理解的。如果存在大于逻辑，则世界是真实的，混沌无序的，且不可理解的。如果存在等于逻辑，那就是叠加态时是数学的概率的，可理解。本征态时则是确定的真实的，可感知的。
现在态都确定的，未来态都是概率的！
通常来说，存在得符合逻辑才能够存在。就好比穿越到过去，按照现有的逻辑来看，它既不符合逻辑还会破坏因果关系，不过要是真的成功穿越了，那就表示它在过去能够存在，此时原本的逻辑就没法对它进行约束了，而且它还可能做出更多不符合逻辑的事儿，感觉就像是“大于等于”逻辑一样。
同样的道理，宇宙第一因要是想存在，就必须得超越因果的逻辑，也就是要“大于等于”逻辑，不然的话就能依据逻辑去确定它产生的原因了，那样它就称不上是真正的宇宙第一因了。这个宇宙第一因呢，它既是原因也是结果，是过去、现在以及未来的自己，是永恒存在并且没有任何变化的，不会受到时空以及逻辑法则的影响，或其自身就是逻辑法则。从现在的认知角度来讲，这个第一因是数学，只有数学能做到等于逻辑本体或者说数学就是逻辑本体 。客观世界产生第一因是逻辑本体数学。这样才能确保万事万物永恒符合逻辑。也就是说，数学并非人类创造，而是本身就永恒存在，人类只是发现它罢了。
数学的大前提是有因必有果，物理学的大前提是有因必有果。所有科学的大前提都是有因必有果，只是数学的因属于抽象世界，自然科学的因属于真实世界。
自洽：就是自身内部不能有矛盾。好比一个理论、一套说法或者一个系统，从它自身的各个方面、各个环节去看，都要能说得通，不能自己跟自己打架，逻辑上要连贯一致。
他洽：得和自身之外的其他相关理论没有矛盾，并且还要能和它们建立起关联。就是说这个东西要能跟外面已经存在的、被认可的那些理论配合得上，相互之间和谐共处，不冲突，还能有联系。
续洽：一方面要求当相关的理论全都实际运作起来的时候，不会出现矛盾情况；另一方面还要求这个理论进行推论、往外扩展的时候，依然是没有矛盾的，从头到尾都要逻辑通顺、无冲突。
泛心理理论:宇宙一切皆有意识，就是一切皆分为程序(规律)及信息(数据)。就是石头有成分特性，汽车有汽车的性能参数，人有人的自我及意识。
宇宙大爆炸前也是无物质，无时空的，也只有能量状态及逻辑法则的。
违背存在模型的存在逻辑法则(比如依附贴合和三洽)，就是不存在呀！
无矛盾体，不仅包含客观世界中的实际存在状况，同时也包含在纯逻辑层面上能够成立的存在形式，但并不涉及感像，想像，抽象，幻像等感觉感知层面上的存在情况。
为什么科学定律需要实证，而数学定理不需要？原因在于科学定律和数学定理属于不同性质的知识体系。科学定律相当于三段论中的特定情况（或小前提），而科学推理通常是从一般原理（大前提）和特定情况出发，通过归纳或演绎得出结论。由于归纳推理的结论并非必然为真，因此科学定律需要通过反复实验进行验证。相比之下，数学定理是从已知的前提（包括公理和已证明的定理）出发，通过严格的逻辑推理得出的必然结论，因此不需要额外的实验验证。
世界是由概率产生的！
概率论建立在集合论和测度论的基础之上。集合论通过定义样本空间和事件集合，为概率论提供了基本的概念框架和逻辑结构，奠定了概率论中事件定义的基础。测度论则为概率的严格定义提供了数学基础。
在测度论中，最小作用量原理可应用于测量方案的设计、数据处理与分析以及模型构建与理论推导等方面；而最短路径问题则可应用于地理信息系统的路径规划、网络分析中的最短路径确定、图像分析与处理以及数据聚类与分类等实际场景。
在虚空中，对于标准模型所涉及的61种基本粒子，需要构建与之相关的多种量子场，这些内容可用标准模型拉格朗日量来表达。
引力的本质是时空的弯曲。有质量的物体能使周围的时空发生弯曲，其他物体在这个弯曲的时空里运动，就表现出好像受到了引力的作用。比如，地球绕着太阳转，就是因为太阳的巨大质量使周围时空弯曲，地球沿着弯曲时空里的测地线（在弯曲空间里的“直线”概念）运动。
以下是改写得更像物理专家说的话：
宇宙生成之构想（从物理视角出发）：
其一，筑牢基础架构——稳固数学与物理根基。
构建基础数学体系方面，需从最根本的集合论入手，严谨界定诸多基础集合，以此充当后续宇宙构建的底层逻辑依托。打个比方，构建一个能表征宇宙中所有“点”的集合，这些“点”会成为时空以及各类物理实体在抽象层面的基础定位标识。同时，引入完备的实数集，借其对长度、时间间隔、能量幅值等各类物理量予以精确量化，为描述宇宙复杂物理现象提供精准的数值度量途径。并且，借助数论等相关数学分支，明确像整数、有理数等不同数域在宇宙构建里的角色及应用规则，保障后续构建中数学描述的严密性与完整性。
设定关键物理常数与基本规则上，得审慎确定如光速、普朗克常数、引力常量这类具根本意义的物理常数。它们如同宇宙运行的内在节拍器，在后续宇宙物理过程构建里，从本质上制约、规范各类物理现象的产生与发展。还要确立如能量守恒定律、动量守恒定律这些最基础的物理规则，它们构成宇宙运行的基本逻辑框架，保证在整个宇宙演化进程中，物理过程始终遵循内在的一致性与逻辑性，绝不容许违背基本物理原理的情况出现。
其二，雕琢时空基石——打造时空精细架构。
明确时空维度架构时，要经反复斟酌来确定宇宙的时空维度数量。这既可能是符合我们日常认知的四维时空（三维空间维度与一维时间维度紧密融合），也可能是基于前沿理论（像弦理论等）设想的更高维度时空架构，比如十维乃至更高维的时空形态。不同的时空维度选择，会对后续宇宙中物理现象的呈现及演化路径产生深刻影响。针对选定的时空维度，需细致剖析各维度间的内在关联与相互作用机制。例如在四维时空情境下，就得深入探究空间维度与时间维度是怎样相互交织、相互影响，进而塑造出我们感知到的时空连续性与相对性。
塑造时空的数学表征模型环节，依据确定的时空维度及特性，选用适配的几何理论构建时空数学模型。对于存在弯曲特性的时空（如广义相对论描述的宇宙时空），采用黎曼几何作为构建工具，通过精心定义度规张量，精确刻画时空两点间的距离、角度等几何关系，赋予时空具体细致的结构形态。而在局部近似平直时空的场景（比如特定条件下可简化处理的时空区域），则运用欧几里得几何来进行时空的数学描述，同样要合理定义相关几何参数，确保准确呈现该区域内时空的基本特性。像在闵可夫斯基时空（狭义相对论的时空模型）中，通过特定的度规张量设定，清晰界定时间维度和空间维度在不同参考系下的变换关系，让时空呈现出鲜明的相对论性特征。
其三，孕育真空态——填充宇宙初始“空白”。
精准定义真空状态上，在已构建好的时空框架基础上，从数学层面严格界定一种初始的、看似“空无一物”的状态，即真空态。具体而言，规定在时空的每个点上，物质密度、能量密度等关键物理量的值均为零。不过要注意，从量子场论的深度视角来看，这种看似纯粹的真空态并非如此简单，后续还需深入探究其中蕴含的微妙机制。
引入量子场架构方面，基于量子场论这一深邃且强大的理论框架，有条不紊地在时空之上引入多种量子场，像电子场、光子场、希格斯场等诸多类型，它们本质上被定义为时空上的算符值函数。每种量子场都有独特的数学特性和物理内涵，并且要严格满足一系列特定的量子力学规则，比如对易关系、反对易关系等，这些规则就如同无形的指挥棒，精准调控量子场及其相关粒子的行为模式，在微观层面为宇宙物理现象奠定基础。
催生零点能现象时，尽管初始定义里真空态下某些关键物理量的密度设为零，但因量子场的存在，引出了极为重要的零点能概念。具体说，每个量子场的最低能量状态并非真正为零，而是存在一个非零值，这就是零点能。意味着即便在看似毫无物质与能量的真空态中，实际也蕴藏着潜在能量，这种能量在特定条件下会引发一系列微妙复杂的物理现象，为宇宙后续演化埋下伏笔。
其四，催生粒子与物质——点燃宇宙物质之火。
激活量子场激发机制上，通过设计如量子场相互作用、外部微扰等一系列精巧机制，促使量子场从基态被激发。当某一量子场被成功激发时，会依照自身物理特性产生相应粒子。例如电子场激发产生电子，光子场激发产生光子，依此类推，不同类型量子场激发会为宇宙带来丰富的粒子资源。
搭建原子与分子结构框架方面，各类粒子经量子场激发产生后，会依据自身电磁、引力等物理特性展开复杂相互作用。在此过程中，电子与原子核（由质子和中子组成）通过电磁相互作用等机制，逐步搭建起原子结构，而后通过原子间的化学键合等方式，进一步构建起分子结构，如此便逐步构建起宇宙中物质的基本构成单元，为宇宙物质世界筑牢坚实基础。
其五，引入引力场——编织时空与物质的引力之网。
建立引力场与时空弯曲的关联机制上，依据广义相对论这一深刻且影响深远的理论，引力场与时空弯曲存在极为紧密的内在联系。具体来讲，前面步骤产生的物质和能量的存在，会致使时空发生弯曲，而我们感知到的引力场，本质上就是这种时空弯曲呈现出的外在表现形式，通过这种关联机制，把引力场与时空弯曲紧密相连，为理解引力现象提供全新视角。
应用爱因斯坦场方程进行精确描述方面，利用具有里程碑意义的爱因斯坦场方程，精确描述物质和能量分布如何影响时空弯曲，进而影响引力场。在该方程中，通过将能量 - 动量张量（用于描述物质和能量分布）与黎曼张量（用于描述时空弯曲）巧妙关联，就能依据宇宙中已有的物质和能量状况，对引力场进行定量确定，如此借助爱因斯坦场方程，理论上就能精准把握引力场的特性与变化规律。
其六，驱动宇宙运转——设定宇宙演化路径。
设定初始条件与动力学参数上，要精心定义粒子、场以及时空本身的初始位置、速度等动力学参数，这些初始条件在很大程度上决定宇宙随时间的演变情况。比如规定宇宙中物质和能量的初始分布情况，会深刻影响星系的形成与演变过程；设定粒子的初始速度等参数，会影响粒子在宇宙中的运动轨迹和相互作用模式。
运用演化方程把控演化路径方面，运用诸如量子系统的薛定谔方程和经典系统的运动方程等合适的演化方程，描述宇宙随时间的变化情况。这些方程能精准把控粒子、场以及时空的行为模式，确保宇宙遵循符合逻辑且物理上一致的演变路径。通过持续应用这些演化方程，理论上就能追踪宇宙从初始状态到后续各阶段的发展变化情况，进而深入理解宇宙的演化历程。
宇宙对称破缺演化综述
一、引力与其他作用力的对称破缺
在宇宙大爆炸后约10^{-44}秒这一极早期阶段，引力作用率先从最初的统一作用力里分化出来，彼时夸克和轻子能够相互转变，而电磁力、强相互作用、弱相互作用这三种作用力依旧处于统一状态。这是宇宙中首次出现的对称破缺现象，致使引力在表现形式以及作用效果方面，和其他作用力产生了差异。
二、强相互作用与电弱相互作用的对称破缺
大爆炸后约10^{-36}秒时，强相互作用同电弱相互作用分离开来，宇宙整体的对称性进一步降低，这一变化使得物质后续的演化开始沿着不同路径推进，也为后续物质和反物质出现不对称性创造了前提条件。
三、电弱对称破缺
宇宙大爆炸后约10^{-12}秒、温度约为100GeV之时，电弱统一理论中的SU(2)\\times U(1)对称性发生自发破缺，希格斯场的真空期望值不为零，由此使得w及Z玻色子获得质量，而光子依然保持无质量状态。这一过程对物质的形成以及宇宙结构的演化有着深远影响，例如它直接导致了基本粒子质量的产生。
在理论发展历程方面，1964年，弗朗索瓦·恩格勒、罗伯特·布绕特、彼得·希格斯、杰拉德·古拉尼等三组研究小组几乎同时独立研究出希格斯机制。1967年，史蒂文·温伯格与阿卜杜勒·萨拉姆率先应用希格斯机制打破电弱对称性，并将其融入电弱理论之中。2013年，恩格勒、希格斯因希格斯机制相关研究荣获诺贝尔物理学奖。
四、物质与反物质的对称破缺
宇宙大爆炸初期，按照理论原本重子数与反重子数应是对称的，然而当下宇宙却主要由物质构成。在大爆炸后的极早期阶段，或许是由于某些尚不明晰的高能物理过程，比如大统一理论中x玻色子等介导的相互作用，致使重子数对称性被打破，使得反夸克相较于夸克消失得更快，最终宇宙中只剩下由夸克构成的正物质，反物质则逐渐消失不见。
尽管这一对称破缺发生的具体条件和内在机制目前仍不清楚，但科学家们通过对宇宙中物质与反物质不对称性的观测、研究，以及构建相关理论模型，普遍认为这种对称性破缺是宇宙中物质占据主导地位的关键原因，并且有部分研究指出此过程中产生的戈德斯通玻色子有可能是暗物质的来源。
五、宇称不守恒
1956年，李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒这一开创性理论，随后吴健雄通过钴 - 60的β衰变实验对其予以证实。她在极低温环境下，运用强磁场把两套装置中的钴 - 60原子核自旋方向分别调整为左旋和右旋，结果发现这两套互为镜像的装置中，钴 - 60放射出来的电子数存在很大差异，而且电子放射方向也呈现出不对称性。
从本质上来说，宇称不守恒意味着在弱相互作用里，互为镜像的物质其运动是不对称的。在微观世界中，弱相互作用下的宇称不守恒始终存在，并且佛罗里达大学的天文学家发现，宇称不守恒可能会对宇宙星系三维聚类产生影响，而这种影响所需的宇称不守恒情况需发生在大爆炸的暴胀时期。
六、电荷共轭对称性破缺
电荷共轭对称性要求物理规律在粒子与反粒子相互转换时保持不变，不过在弱相互作用中，这一对称性遭到破坏，进而导致粒子和反粒子的行为出现差异，它也是造成宇宙中物质与反物质不对称的原因之一，其发生时间与物质和反物质对称破缺密切相关，大致出现在宇宙大爆炸初期。
七、时间反演对称性破缺
时间反演对称性意味着物理规律在时间倒流的情况下理应保持相同，但是在诸如中性K介子的衰变这类微观过程中，时间反演对称性并不成立。这一现象对宇宙的演化以及物质结构的形成产生了一定影响，比如它可能影响了宇宙早期物质和反物质的产生与湮灭过程，不过其在宇宙演化进程中的具体发生时间目前并没有明确的界定。
八、空间平移对称性破缺
宇宙大爆炸初期，整个宇宙处于高度对称状态，物质均匀分布。但随着宇宙不断地膨胀和演化，在大爆炸之后的一段时间内，物质在空间中的分布逐渐变得不再均匀，空间平移对称性由此遭到破坏。这是一个渐进的过程，并没有确切的起始时间点，不过该对称破缺对星系、恒星等天体结构的形成起到了推动作用。
九、规范对称性破缺
在粒子物理学领域，规范对称性是基本相互作用的重要特性。以电弱相互作用为例，在宇宙大爆炸后约10^{-12}秒时，通过希格斯机制等方式，规范对称性发生破缺，使得粒子获得质量，进而对物质的基本性质以及相互作用产生影响，像电弱相互作用中的规范对称性破缺就让w及Z玻色子获得质量，而光子保持无质量状态。
十、真空对称性破缺
在量子场论中，真空态并非真正的一无所有，而是存在多种可能的状态，不同状态具备不一样的物理性质，这就导致了真空对称性破缺。例如在量子电动力学里，电子与电磁场相互作用时会出现真空极化现象，使得真空的电磁性质发生改变，这便是真空对称性破缺的一种体现，它会影响粒子的电磁相互作用以及物理过程发生的概率等情况。
十一、手征对称性破缺
手征对称性破缺与夸克质量的产生息息相关，在宇宙早期，当夸克胶子等离子体冷却形成强子物质的过程中（温度约在10^{12}开尔文以下时），手征对称性破缺发生，这使得夸克获得质量，进而对强子的结构和性质产生了重要影响。
十二、超对称破缺
超对称理论认为，每一种基本粒子都存在对应的超对称粒子。超对称破缺具体的发生时间并不确定，倘若确实存在，那应该是在早期宇宙处于极高能状态下，可能在大统一时期或者之后不久发生。超对称破缺会使超对称粒子获得质量，这不仅影响宇宙物质的组成和演化，还对暗物质的候选者以及相关理论产生一定影响。