近几年来,引力波的探测和相关研究成为了宇宙学中最热门的课题,同时也给早期宇宙的探索带来了希望。一些物理学家认为,随机引力波起源于早期宇宙的暴胀场衰变和宇宙弦,因此随机引力波的探测对研究早期宇宙具有重要意义。与随机引力波类似,基本粒子的起源也与宇宙的开端密切相关。而且,研究粒子生成可以弥补用引力波研究早期宇宙的不足,例如,粒子生成可以研究引力波不能提供的宇宙的热力学性质。此外,粒子之间的转换会影响宇宙的演化过程和宇宙大尺度结构的形成,甚至可能会影响宇宙的最终命运。因此,粒子的起源及其相互转换是宇宙学研究的一个重要课题。在这篇论文中,我们在Horndeski引力模型以及动态真空模型中研究了宇宙学中粒子生成的三个相关问题:标量粒子的生成;早期宇宙中相对论性粒子的生成以及晚期宇宙中非相对论性粒子的生成;粒子生成和非粒子生成的相互作用是否具有热力学差异?在引言中,从微观和宏观两个方面介绍了粒子生成的研究历史,并对相关的重要工作简单地进行了回顾。在第二章中,我们讨论了标量粒子在空间均匀且各向同性的宇宙背景中的生成。为了解析地研究粒子生成随时间的演化,考虑了一个简化的Horndeski引力模型。首先假设宇宙由一个标量场主导,并得出其能量守恒的条件。然后,从热力学的角度出发,将标量场的能动张量在宏观尺度下的不守恒解释为标量粒子的不可逆生成或湮灭。基于该解释,获得了标量粒子的生成率和相应的熵。考虑到通常宇宙可以被视为满足热力学定律的封闭系统,可以对它施加一些热力学约束。因此,根据宇宙的热力学性质,得到了关于这个简化Horndeski引力模型的额外约束。过去对Horndeski引力模型的约束主要依赖于宇宙中的观测数据,每一次数据的更新意味着会得到不同的结果。然而,利用粒子生成的热力学效应来约束Horndeski引力模型则可以避免这种不确定性,本论文的研究是利用这一方法来约束Horndeski引力模型的首次尝试。在第三章中,在具有动态真空的宇宙模型下研究了粒子的生成和相应的熵增。我们主要考虑了一个称为“运行真空模型”的特定模型,分析了该模型中粒子生成的一般热力学性质以及相应的熵生成。首先研究了在该模型的早期宇宙和晚期宇宙阶段,整个共动体积内的粒子熵。然后,为了与观测对比,考察了表观视界的内部和表面对宇宙总熵的贡献。结合视界内部的体积（粒子）熵以及视界熵,详细地证明了宇宙的熵的演化满足推广的热力学第二定律和热平衡定律,并证明了其根本原因是真空能量密度中存在一个正的宇宙学常数项。关于运行真空模型的热力学性质的研究在一些文献中也有涉及,但是这些工作都缺乏对宇宙早期和晚期的完整描述和系统性分析。本论文的研究对运行真空模型在宇宙不同时期的热力学性质做了全面的分析,弥补了以往研究的不足。在第四章中,研究了一般动态真空模型中的粒子生成。讨论的重点是物质之间不同形式的能量交换是否会导致系统的不同熵增。对于获得能量的物质,有两种可能的结果:一种是粒子总数增加,而另一种则是单个粒子的能量增加。研究这两种情况引起的熵增是否相同对预测宇宙未来的演化是具有指导意义的。我们首先考虑由光子气体和真空组成的早期宇宙,发现这两种情况的熵增是一致的。然而,对于一个由理想气体组成的宇宙,结论是熵增通常是不一样的。我们目前还没有发现过去存在类似的研究,本论文的研究内容是解决这一问题的首次尝试。最后,在第五章中,对全文做了详细的总结,并指出了该研究需要完善的地方。未来值得研究的方向以及需要解决的问题还有很多,我们罗列了一些重要的方向和问题。