En primer lugar, tenga en cuenta que la masa y la energía son equivalentes. Por lo tanto, la masa total del Universo no necesita conservarse a pesar de que la energía total (teniendo en cuenta la energía equivalente a la masa en el Universo) se conserva. La masa y la energía están relacionadas por la famosa ecuación E = mc ^ 2.
Por lo tanto, si hay suficiente energía, los fotones pueden crear pares de materia y antimateria. Esto se llama producción de pares y es responsable de la masa en el Universo.
En cuanto a de dónde viene todo, no hay una opinión concluyente. Una idea fue que el Universo fue creado desde el vacío. Esto se debe a que, según la teoría cuántica, el vacío aparentemente inactivo no está realmente vacío. Por ejemplo, es posible que un electrón y un positrón (un par de antimateria de materia) se materialicen desde el vacío, existan durante un breve destello de tiempo y luego desaparezcan en la nada. Estas fluctuaciones de vacío no pueden observarse directamente, ya que por lo general duran solo alrededor de 10 ^ -21
segundos y la separación entre el electrón y el positrón no suele superar los 10 ^ -10 cm.
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Sin embargo, a través de mediciones indirectas, los físicos están convencidos de que estas fluctuaciones son reales.
Por lo tanto, cualquier objeto en principio podría materializarse brevemente en el vacío. La probabilidad de que un objeto se materialice disminuye dramáticamente con la masa y complejidad del objeto. En 1973, Edward Tyron propuso que el Universo es el resultado de una fluctuación de vacío. La principal dificultad de esta propuesta es que la probabilidad de que un Universo de 13.7 mil millones de años pueda surgir de este mecanismo es extremadamente pequeña. Además, los físicos cuestionarían el punto de partida de Tyron: si el Universo nació de un espacio vacío, ¿de dónde vino el espacio vacío? (Tenga en cuenta que, desde el punto de vista de la relatividad general, el espacio vacío es algo inequívoco, ya que el espacio no es un fondo pasivo, sino un medio flexible que puede doblarse, retorcerse y flexionarse).
En 1982, Alexander Vilenkin propuso una extensión de la idea de Tyron y sugirió que el Universo fue creado por procesos cuánticos a partir de “literalmente nada”, lo que significa no solo la ausencia de materia, sino también la ausencia de espacio y tiempo. Vilenkin tomó la idea de un túnel cuántico y propuso que el Universo comenzara en la geometría totalmente vacía y luego realizó una transición de túnel cuántico a un estado no vacío (de tamaño subatómico), que a través de la inflación (el Universo se expande exponencialmente rápido durante un breve período de tiempo que hace que su tamaño aumente dramáticamente) llegó a su tamaño actual.
Otra idea es de Stephen Hawking y James Hartle. Hawking propuso una descripción del Universo en su totalidad, vista como una entidad autocontenida, sin ninguna referencia a nada que pudiera haberle precedido. La descripción es atemporal, en el sentido de que un conjunto de ecuaciones delinea el Universo para siempre. A medida que uno mira los tiempos anteriores y anteriores, uno encuentra que el Universo modelo no es eterno, pero tampoco hay un evento de creación. En cambio, en tiempos del orden de 10 ^ -43.
En segundos, la aproximación de una descripción clásica del espacio y el tiempo se descompone por completo, y la imagen completa se disuelve en la ambigüedad cuántica. En palabras de Hawking, th
Universo “no sería creado ni destruido.