在宇宙中，物质是如何转换成能量的？能量又是如何转换成物质的？
根据现代科学的认识，获得了两个重要的共识。其一是空间不空，物质不实；其二是自然界的变化是不连续的，表现为质变和量子化。所以，我们的宇宙只是自然界的一部分，在其解体之前是一个与外界隔绝的独立体，类似水中的气泡。此外，宇宙是由量子构成的，离散的基态量子构成空间，离散的激发量子成为能量，由数个激发量子组成的封闭体系就是物质。
所以，能量是离散（单个）的激发量子，质量是关于被封闭能量的度量。由此我们可以明了能量与质量的关系，即是离散与封闭的关系，因而在理论上两者是可以互换的，变换的实质是能量的不同状态。那么，在现实世界，两者的变换方向是如何确定的呢？是如何由能量转化为物质以及物质再转换为能量？答案是，宇宙的演化提供了上述两者相互转换的物理机制。
宇宙在初期是由无数个高能量的量子构成的，只有单一的离散状态；当宇宙收缩到极致，量子之间的距离为零时就开始反转，以大爆炸的方式膨胀。在宇宙膨胀的早期，宇宙膨胀的速度远大于宇宙内部传播的速度（光速），因此，宇宙内部的量子空间会随着宇宙的膨胀而越来越不平衡，就如同泼出去的水是不连续的。于是只能靠将局部的高能屏蔽的方式来平衡宇宙内部的空间，由此形成的封闭体系就是物质（基本粒子）。
这是一个由能量转化为物质的过程。在宇宙膨胀的后期，宇宙膨胀的速度远小于宇宙内部传播的速度（光速），因为两者的变化是反向的，此时宇宙内部的空间会随宇宙的膨胀而熵增大，即此时已经可以靠空间内部的交流来实现平衡了，此时宇宙内部不再由能量转换为物质了。再往后，随着宇宙的进一步膨胀，宇宙内部量子空间的能量（背景温度）和密度的降低，早先产生的封闭体系（物质）的封闭性就会减小，使这些封闭体系开始逐渐地解体，重新释放能量还原为离散的量子。
这就是质量转化为能量的过程。如果不同的封闭体系有幸相遇，就会合成更大的封闭体系（聚合反应）或降解为更小的封闭体系（裂变反应），都会因此而提前释放出部分能量。之所以现在的质能转换主要是质量转换为能量，是因为能量转化为质量的条件已经不再普遍存在，只有在局部才会看到能量转换为质量的事例。比如，在叶绿素的帮助下，光和作用可以将能量转化为物质。
