宇宙模型1.0版本

古人很早就开始思考“宇宙到底是什么样的？”，探讨这个问题对于古人而言，只是有利于他们日常的耕作和社会的稳定。因为古人没有钟表，需要利用天体的运行来计算时间。比如：一个月就是月球绕着地球转一圈，一天就是一个昼夜。

当然，以上的情况是针对于大多数的文明古国而言的，比如：古巴比伦，古埃及等。我们很容易发现，这些古代文明都位于大河流域附近，能够种植作物，发展农业。

但是在同一个维度有一朵奇葩，它就是古希腊。他们所在的地区土地贫瘠，而且是平原相对较少，很难大规模发展农业。所以，那些比较发达的地方会做一些贸易。后来，因为战争俘获了一些奴隶，奴隶让他们释放了自己的劳动力，加上都是小国寡民，管理相对松散，思想相对自由。于是，他们在思考一些问题时抛开了功利性，而追求纯粹理性。其中，地心说就是古希腊的智慧结晶之一。其中地心说到了托勒密手里到达了顶峰。

在那个时代，地心说其实已经可以很好地预测一些天象，而且精确地已经够那个时代的人使用了。这才被那个时代的学者们所承认，客观地说，地心说符合科学的范式，是科学理论。不仅如此，其实在古希腊时代已经有日心说了，只不过在与地心说较量后，败下了阵来。

宇宙模型2.0版本

后来，哥白尼的日心说实际上也没有战胜地心说，不是因为有宗教的庇佑，的的确确是哥白尼的日心说并没有比托勒密的地心说高明到哪里去。

日心说可以确立江湖地位来自于伽利略和开普勒的贡献，尤其是开普勒的三大定律将日心说的精确提高到前所未有的水平，完胜地心说，这才淘汰的地心说。

所以，我们不难发现，宇宙模型的讨论其实只有一个客观指标那就是：够准。

宇宙模型3.0版本

有趣的是日心说才蹦跶没多久，就迎来了毁灭。如果你细想一下，其实如果说地心说不对，那日心说其实也不对。如果地心说对，其实日心说也对，因为这完全就是选择的参考系不同而已。不过，你发现没有，自从牛顿之后，就不再讨论“宇宙中心说”了。那为什么会这样呢？

这其实和牛顿的万有引力定律有关，万有引力定律描述的是物体之间的引力。如果物体之间有吸引力，那宇宙应该就是在引力的作用下，向中心靠拢，最后聚合到一起。

可事实上，我们并没有观测到这个现象，这也让牛顿很纠结。于是，他提出了一个全新的宇宙模型，他认为宇宙的无限大的，处处都是中心，处处都处于引力平衡态，这样就不会向中心靠拢了。

但是你要问牛顿，为什么宇宙是无限大的？有没有证据？牛顿大概率会把上文说到的那一套给你阐述一遍，但他其实拿不出任何证据来证明自己的观点。但是有趣的是，作为物理学界的大神，他可能猜对了“宇宙的大小”，但宇宙并不像他想象中的那样，只存在引力。

宇宙模型4.0版本

牛顿之后最牛的大神应该就是麦克斯韦了，再然后是爱因斯坦。爱因斯坦提出了一套广义相对论，其中有个场方程预示着宇宙正在膨胀。

爱因斯坦其实也有自己一套宇宙观，他认为宇宙是静态的。意思是说，从大尺度上看，这里的尺度大概是1亿光年，宇宙是不随着时间的变化而发生变化的。也就是我们常说的“宇宙是永恒的”。所以，他不能忍受这个方程的预言，就往这个方程里加了一个宇宙学常数。只要这个常数取值合适，场方程所预言的宇宙就可以是平衡态的。

但是爱因斯坦的宇宙模型并没有得意太久。就把一系列的观测和理论打脸了。首先，就有一位精通科学的神父勒梅特提出，爱因斯坦“加宇宙学常数”的这个行为还是需要多斟酌的，他认为宇宙就像是广义相对论场方程所欲言的那样是膨胀的，然后进行倒推，宇宙必然有一个起点，于是，他提出了宇宙大爆炸模型的前身。

但勒梅特的这条理论仅仅是理论，需要更多的观测证明和补充，好在没有让勒梅特等太久，第二年，哈勃就观测到了银河系外大部分的星系都在离我们远去，通过仔细的分析，就会发现，离我们越远的，远去的速度越快。所以，宇宙应该是膨胀的，而且不是边界在向外扩，整体性地扩大。

后来，一群粒子物理学家加入到宇宙大爆炸模型的建构当中，他们补充了大量宇宙早期发展的理论，并提出了两个证据，分别是宇宙微波背景辐射和氦元素丰度。这两个证据后来相继被证明。这才使得宇宙大爆炸模型成为了主流的科学理论。

所以，其实宇宙大爆炸从1915年爱因斯坦提出广义相对论至今还在不断被完善，它有三个坚实的证据，分别是哈勃观测到的星系红移，宇宙微波背景辐射，氦元素丰度。同时，宇宙大爆炸也遇到了一些困难，其中最棘手的就是搞清楚暗物质和暗能量到底是什么？

这是因为，暗物质和暗能量占据了宇宙总物质量的95%以上，它们才是主导宇宙演化的主角，如果能搞清楚它们的真身，势必会直接提升我们对于宇宙演化的认知。

天文学家在观测宇宙各大星系的时候，都不约而同发现一个规律。那就是星系与星系之间似乎在相互疏远，学者用三棱镜分析光谱时发现，每个星系内，较小的星系也在疏远，这就是光谱红移现象。

光谱红移是光透过三棱镜后，被分解成七色光波，红色光波及红外线越靠近幕布边缘，就说明光源离三棱镜越远。学者们为证实自己的观测结果，便找出许多年间，不同时期的光谱照片相对照，证明星系之间是在不断快速膨胀的。

宇宙会不断的膨胀下去，那当初的宇宙又什么样呢？天文学者就是根据这一原理，推算出宇宙最初是一奇点，宇宙是大爆炸而产生的，谢谢。

宇宙大爆炸是推论，根据观察到的宇宙-在快速膨胀，推理出宇宙是大爆炸产生还没有被完全证明下定论。不是宇宙肯定是大爆炸产生，还有宇宙产生的想象空间，不要受到大爆炸理论局限。

没有人发现宇宙大爆炸，只是一群无聊的人打发时间瞎猜的，并拉来一些科学发现作证据，自欺欺人而已，居然被官方都相信了，并在物理和天文学教科书上大讲特讲，却怎么都讲不通，至今成了一种无相对的科学笑话——绝对的奇点，绝对的没有之前之外，绝对的包含时空，这个奇点存在吗？存在在哪里？朝那里爆炸膨胀？如果这样的奇点都可以存在，那么还有什么是不可以本来存在的呢？背景微波到处都是？而且很均匀？那为什么宇宙还会再膨胀？这样的相矛盾的发现也能同时作为宇宙大爆炸的证据？138亿年前那个遥远的星系在哪里？在地球空域吗？可地球那个时候形成了吗？何况地球随着太阳和银河系早已不知穿越了多少亿光年的空间了，为什么那些星系依然保持着那个坐标？一切起源于宇宙，一切起源于一种基本的存在，即时间空间和物质本元的基本存在！那么，宇宙的演绎肯定不只是物质及其所有形态的相对空间的演绎，无穷无尽的绝对的时空同样在作用于宇宙的演绎，那些单纯从物质及其所占的相对空间出发猜想出来的理论。肯定不符合宇宙法则！

作为地球上唯一拥有复杂思想能力的种族，人类很早就开始了探索宇宙

古代中国的“天圆地方”和古代欧洲的“地心说”，都属于早期宇宙模型，这些理论模型在特定的历史时期很好地解释了日月星辰和地球的相对运动问题，但随着伽利略把第一架天文望远镜指向苍穹，以往的宇宙模型马上就崩坏了。

伽利略看到了月球上坑坑洼洼的陨石撞击坑，看到了木星的若干颗卫星，这些卫星之于木星，就像月球之于地球一样，伽利略由此断定地球并不特殊，以往的“地心说”在事实面前，顷刻土崩瓦解。

伽利略之后的天文学，彻底摒弃了以往用肉眼巡视苍穹的模式，转而开始磨制各种规格的镜片并将其组合变成天文望远镜，于是人类渐渐认识到了自身所处的位置，以及脚下的地球在太阳系的位置。

20世纪20年代，地球上最强大的天文望远镜位于美国威尔逊山天文台，名为胡克望远镜，它的主要使用者则是“星系天文学之父”，埃德温.哈勃。

哈勃之所以被尊称为“星系天文学之父”，是因为他率先用胡克望远镜确定了254万光年外的“仙女座大星云”，其实是和太阳所处的银河系一样，拥有上千亿颗恒星的巨型天体系统，打破了以往的“岛宇宙”模型。

在确定宇宙中存在大量星系的同时，哈勃还根据星系光谱数据，得出了“宇宙正在膨胀”这一结论

“宇宙大爆炸”理论一开始只是个假设，哈勃的发现的“宇宙膨胀”强有力地支撑了这个假设，因为宇宙既然在以一定速度膨胀，那么反推可得，在遥远过去的某个时间点，宇宙必然处于“极小”状态。

1964年，美国贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊，在调试天线时发现始终存在一个背景噪音，而宇宙大爆炸理论认为，宇宙在形成之初充斥着高温等离子体和强辐射，后来随着不断膨胀，宇宙整体温度开始不断下降。

彭齐亚斯和威尔逊发现的“背景噪音”，就是宇宙大爆炸后的“余温”，也叫“宇宙微波背景辐射”，具体数值为3k，离绝对零度的0k并不远，在可以预见的未来还会继续降低。

宇宙膨胀和微波背景辐射，以及氢元素丰度，并称为宇宙大爆炸理论三大证据，它们让看似荒谬的宇宙大爆炸，成为了目前解释宇宙起源与演化最精准的理论

宇宙大爆炸被提出之前

其实从人类文明诞生开始，人类就开始探寻宇宙。并且不同的文明，还催生不同的宇宙观。就拿中国来说，在中国春秋战国时期，诸子百家中有个叫做尸佼的，在他的著作《尸子》中就记载着：四方上下曰宇，往古来今曰宙。也就是说，他认为宇宙其实是空间和时间的集合。

其实这个想法很自然，这是因为古代没有钟表，古人看时间完全就是凭借天象，比如：一个月就是月亮绕地球一圈。而这个世界到底有多大就取决于宇宙到底有多大。因此，古人意识到宇宙是时间和空间的集合是很自然的，这只不过需要具备一点抽象能力而已。

除了这样的宇宙观，一些古代的学者还提出了一些宇宙模型，比如：天圆地方的宇宙模型。

再比如，古希腊罗马时期由托勒密最终完善好的地心说模型。

后来，哥白尼提出了日心说，又经由伽利略和开普勒完善，日心说成为文艺复兴之后西方对于宇宙的主流观点。

如果我们仔细琢磨就会发现，古人在探讨宇宙时，常常是直接描述宇宙到底是什么？

但你发现没有，他们不会去谈宇宙的开端与宇宙的终局。这其实是当时很普遍的一种观念。当时的人大多认为宇宙是永恒的。翻译过来就是，在大尺度上，宇宙不会随着时间的流逝而变化。即使是到了100多年前，这个观念还是非常主流的，而且物理学的大神爱因斯坦也曾经就是这么认为的。

如果人类一直秉持着这样的观念，大概率人类不会发现宇宙大爆炸了。那人类又是如何发现宇宙大爆炸的呢？

宇宙大爆炸的诞生

这还是要从爱因斯坦说起，1915年爱因斯坦在狭义相对论的基础之上进行了推广，提出了广义相对论。在这个广义相对论中有个大名鼎鼎的广义相对论引力场方程。当时爱因斯坦一琢磨这个方程就疑惑了。因为这个方程预示着宇宙正在膨胀，这就和他“静态宇宙”的观念是不相符的。于是，他大笔一挥就给这个引力场方程加了一个宇宙常数。

这个常数一加进来，只要取合适的值就会让方程描述的宇宙是静态的，也就符合了爱因斯坦的观念。这里多说一句，如果这个常数取其他的数值，方程描述的宇宙就有可能加速膨胀或者减速膨胀。当时，就有学者指出爱因斯坦的广义相对论引力场方程描述的宇宙就应该是膨胀的宇宙。这位学者叫做勒梅特。

他并不能认为应该把宇宙常数去掉，相反，可以利用宇宙常数来描述宇宙实际的膨胀速率。并且以此推导出了一套宇宙模型。

勒梅特的理论其实并没有引起太多的关注。不过，有个叫做哈勃的天文学家，这个时候正在观测银河系外星系的情况，他就发现大部分的河外星系都在发生红移的现象。这种红移现象实际上就说明这些星系正在远离我们。

哈勃发现直接打脸爱因斯坦，因为这个现象说了宇宙在膨胀。这种膨胀不是宇宙的边缘在扩大，也不是星系自己在运动，而是宇宙空间整体的，处处都在发生膨胀。只有这样，才符合哈勃观测到的现象，也就是大多数星系都在远离我们。这里多补充一点，这个膨胀效应实际上要10^8光年的尺度才显示出来。在小尺度上，还是引力是主导。

也就是说，通过哈勃的发现，爱因斯坦的宇宙常数就显得有点多余了。而且通过哈勃的观测现象，我们可以反推宇宙应该有一个起点。基于这些观测，一群粒子物理学家就开始投身到了这方面的相关研究，他们提出了核火球模型，也就是宇宙大爆炸模型的前身。不仅如此，他们还给出了证明大爆炸模型成立的两个关键证据：

• 宇宙微波背景辐射
• 氦元素丰度

这里多补充一点，哈勃的观测也算是证据之一。氦元素丰度实际上可以通过观测得到，也确实符合理论的预言。所以，我们就仔细说说这个宇宙微波背景辐射。根据他们的理论，宇宙起源于一次大爆炸。

大爆炸之后，宇宙处于极其高温的状态，宇宙空间剧烈膨胀，随着空间膨胀，温度逐渐下降，早期的宇宙像一锅粒子粥，里面有电子，质子，原子核，光子等微观粒子，它们都挤在一起。到了宇宙大爆炸之后的38万年，宇宙的温度降到了2700度，原子结构得以形成，宇宙大爆炸的余热开始以电磁波的形式在宇宙中穿行，成为遍布全天的背景辐射，因此称之为宇宙微波背景辐射。

也就是说，如果大爆炸理论是成立的，那我们就应该可以观测到宇宙微波背景辐射。在上世纪60年代，两位贝尔实验室的工程师还真的观测到了宇宙微波背景辐射，也因此获得了诺贝尔物理学奖。后来，科学家利用高更精度的设备观测到了精度更高的宇宙微波背景辐射。所以，宇宙大爆炸的2个关键证据都被科学家找到，这才使得这个理论成为了主流的科学理论。

宇宙大爆炸在刚开始提出来的时候，就是一个笑话，科学界里面基本上是不承认这种说法的。认为宇宙是一个致密炽热的奇点，经过一次大爆炸之后膨胀形成的，宇宙基本上也是由热到冷的变化过程。

这个理论刚开始提出来的时候，根本就得不到科学界的普遍认可，但是后来有一位天文学家观测宇宙中的星系，有了新的发现，这位天文学家就是哈勃。

哈勃发现了星系的红移量与星系之间的距离成正比，这也是著名的哈勃定律。因为这不管从地球上的哪一个角度观测星系的红移量，都会出现相同的结论，这也就是说，离我们越远的天体，就会以越快的速度运行离开我们。

这就比较厉害了，因为当时科学界里面已经有了一个基本上的认识，那就是光速不变原理，认为任何的物体是不可能以超过光速的速度运行的，但按照哈勃的发现，只要天体的距离离我们足够远，就有可能会以接近光速的速度离开我们，这样也使得人们认为宇宙是有边缘的。

但是这个时候又有一位科学家坐不住了，他就是大名鼎鼎的爱因斯坦。当时爱因斯坦在科学界的名声已经比较大，他也不认可哈勃定律，所以就跑到哈勃那里，希望可以找到反驳他的依据。

但哈勃就拿出了铁钉钉的数据，这些数据都是哈勃观测宇宙星系的红移量得来的，在科学研究面前，管你的名气有多大，真正具有说服力的还是数据。而这些数据里面所显示的也正是支持哈勃定律。

这样爱因斯坦就没办法了，只能将自己正在研究的宇宙理论做出修改。但这样又造成了一个结果，哈勃拿出了让爱因斯坦都无法反驳的数据，这消息瞬间就传开了。因为当时爱因斯坦在科学界里面的地位非常高，他都无法反驳的问题自然就会特别引起别人的注意。

后来人类经过多次对宇宙星系红移量的观测，跟哈勃所得出的结论也差不多，后来人类又发展了射电天文学，向宇宙中发射出射线，再反射回来的射线中，仍然观察到符合哈勃定律的数据，这样这个定律就普遍地受到科学界的认可。

如果再将时间不断的往前推移，那么宇宙的很多物质都可能会集中到一个点，这样哈勃定律也成为了宇宙大爆炸的重要依据。

综上所述，宇宙大爆炸理论也是经过一很长的一段时间才被科学界所认可，科学的研究从来就不是一帆风顺的，每一次提出新的理论，都需要拥有更多的数据来作为支撑。

几个世纪以来，人类一直凝视着星星，想知道宇宙是如何发展成今天这个的。它一直是宗教、哲学和科学讨论和辩论的主题。试图揭开宇宙发展奥秘的人包括阿尔伯特·爱因斯坦、埃德温·哈勃和斯蒂芬·霍金等著名科学家。宇宙发展最著名、被广泛接受的模型之一是大爆炸理论。

那么什么是大爆炸理论？宇宙大爆炸理论是怎样发现的？大爆炸理论有何意义？大爆炸理论有何缺陷？我将在下面做详细回答。

• 图注：宇宙大爆炸
  

虽然大爆炸理论众所周知，但它也被广泛误解。关于这个理论的一个常见误解是，它描述了宇宙的起源。这不太正确。大爆炸试图解释宇宙是如何从一个非常微小的，密集的状态发展到今天。它并没有试图解释宇宙的产生，或者大爆炸之前出现什么，甚至宇宙外的东西。

另一个误解是，大爆炸是一种爆炸。那也不准确。大爆炸描述了宇宙的膨胀。虽然该理论的某些版本指的是难以置信的快速膨胀（可能比光速快），但它在经典意义上仍不是爆炸。总结大爆炸理论是一个挑战。它涉及的概念与我们看待世界的方式相矛盾。

大爆炸的最初阶段集中在一个时刻，在这个时刻，宇宙的所有独立力量都是统一力量的一部分。你再往后看，科学定律开始分解。最终，你不能对正在发生的事情提出任何科学理论，因为科学本身并不适用。

那么，简而言之，大爆炸理论是什么？

大爆炸

大爆炸理论描述了宇宙从刚一出现到今天的发展。这是几个科学模型之一，试图解释什么是宇宙。该理论做出了几种预测，其中许多已经通过观测数据得到证实。因此，它是关于我们宇宙发展的最流行和公认的理论。

在谈论大爆炸时，最重要的概念是膨胀。许多人认为，大爆炸是宇宙中所有物质和能量都集中在一个小点上的时刻。然后这一点爆炸了，在太空中散射物质，宇宙诞生了。事实上，大爆炸解释了空间本身的膨胀，这反过来又意味着空间内所含的一切正在分散于其他一切。下面的插图应该会有所帮助。

今天，当我们看着夜空时，我们看到星系被巨大的空旷空间隔开。在大爆炸的最初时刻，我们观察到的所有物质、能量和空间被压缩到零体积和无限密度的区域，宇宙学家称之为奇点。

大爆炸开始时宇宙是什么样子的？根据这个理论，它是极其密集和极热的。在最初的几分钟里，宇宙中有那么多的能量，正如我们所知，它不可能形成。但是宇宙迅速膨胀，这意味着它变得不那么密集和冷却。随着它的扩大，物质开始形成，辐射开始失去能量。仅仅几秒钟，宇宙就形成了一个横跨太空的奇点。

大爆炸的一个结果是宇宙中四种基本力量的形成。这些力是：

• 电磁力

• 强核力

• 弱核力

• 引力

在大爆炸开始时，这些力都是统一力的一部分。就在大爆炸开始后不久，力才分裂成今天这样。这些力如何曾经是一个统一的整体的一部分，对科学家来说是一个谜。许多物理学家和宇宙学家仍在研究形成大统一理论，该理论将解释这四种力是如何曾经统一的，以及它们是如何相互关联的。

大爆炸理论从何而来

大爆炸理论是研究宇宙的两种不同方法的结果：天文学和宇宙学。天文学家使用仪器观测恒星和其他天体。宇宙学家研究宇宙的天体物理学特性。

在19世纪，天文学家开始试验称为光谱仪的工具（也称为光谱仪）。光谱仪是将光分为其分量波长光谱的装置。光谱仪显示，来自特定材料的光，如氢的发光管，总是产生与该材料所特有的波长相同的分布。很明显，通过观察光谱仪的波长分布，你可以找出光源中有哪些元素。

与此同时，奥地利物理学家克里斯蒂安·多普勒发现，声波的频率取决于声源的相对位置。当一个嘈杂的对象接近你时，它产生的声波会压缩。这将改变声音的频率，因此您将声音感知为不同的音调。当物体离开你时，声波会伸展，音高就会下降。

天文学家发现一些恒星落入光谱红色部分的光比他们预期的要多。他们推测，这意味着恒星正在远离地球。当恒星移开时，它们发出的光的波长会拉伸。它们转移到光谱的红色端，因为那一端的波长较长，宇宙学家称这种现象为红移。恒星的红移表明它离地球的速度有多快。越接近光谱的红色端，光移越快。

在20世纪20年代，一位名叫埃德温·哈勃的天文学家注意到了一些有趣的事情。恒星的速度似乎与其与地球的距离成正比。换句话说，一颗恒星离地球越远，它似乎离我们越远。哈勃推测，这意味着宇宙本身正在膨胀。

哈勃的发现引发了一场旷日持久的争论，这场辩论今天仍然很激烈：一个遥远的天体的速度与它与观察者的距离之间究竟是什么关系？宇宙学家称这种关系为哈勃常数，但没有人同意这种关系是什么。哈勃推测，它是464公里/（ 秒·百万秒差距）。

原来哈勃高估了这个数字。这是因为在哈勃时代，天文仪器不够灵敏，无法精确测量地球和天体之间的距离。随着仪器的改进，科学家们完善了哈勃常数，但关于哈勃常数的实际价值的争论仍在激烈进行。这一切与大爆炸理论有什么用？

关于大爆炸的更多故事

哈勃推测宇宙会随着时间的流逝而膨胀。这意味着，数十亿年前，宇宙会更小，更密集。如果你回到足够远的地方，宇宙就会坍塌成一个密度无限的区域，包含宇宙的所有物质、能量、空间和时间。从某种意义上说，大爆炸理论是落后工程的结果。

有些人对这个理论有真正的问题。其中包括著名的物理学家阿尔伯特·爱因斯坦。爱因斯坦认为宇宙是静止的，静态宇宙不会改变。它一直是，而且将永远是相同的。爱因斯坦希望他的广义相对论能使他对宇宙的结构有更深入的了解。

完成他的理论后，爱因斯坦惊奇地发现，根据他的计算，宇宙将不得不膨胀或收缩。由于这与他的宇宙是静止的念信相冲突，他四处寻找一个可能的解释。他提出了一个宇宙常数——一个在广义相对论中包括的数字，解释了宇宙膨胀或收缩的明显必要性。

当面对哈勃的发现时，爱因斯坦承认他错了。宇宙似乎正在膨胀，爱因斯坦自己的理论也支持这一结论。理论和观察产生了一些预测，其中许多已经观察到。

其中一个预测是，宇宙是同质的和各向异性的。从本质上讲，这意味着宇宙看起来一样，无论观察者的视角如何。在本地化的级别上，此预测似乎是错误的。毕竟，并不是每颗恒星都有像我们这样的太阳系。并不是每个星系看起来都一样。但是在跨越数百万光年的宏观层面上，宇宙中物质的分布在统计上是均匀的。这意味着即使你横跨宇宙，你对宇宙结构的观测也会和地球上的一样。

另一个预测是，在大爆炸的最初阶段，宇宙会非常热。这一时期的辐射会非常大，而且必须有一些证据来证明这种辐射遗留下来了。由于宇宙必须是同质的和各向异性的，证据应该均匀地分布在整个宇宙中。科学家早在20世纪40年代就发现了这种辐射的证据，尽管当时他们并不知道自己发现了什么。直到20世纪60年代，两个独立的科学家小组才发现我们现在所说的宇宙微波背景辐射（CMB）。CMB是大爆炸中原始火球释放的强烈能量的残余物。宇宙曾经非常炎热，但现在已经冷却到2.725度开尔文（-270.4摄氏度或-454.8华氏度）。

这张宇宙微波背景辐射的图像是由威尔金森微波各向异性探测器拍摄的。美国宇航局这些观测结果有助于巩固大爆炸理论作为宇宙演化的主要模型。

宇宙大爆炸的第一秒

由于科学定律的局限性，我们不能对宇宙的产生作出任何猜测。相反，我们可以看看宇宙诞生之后的时期。现在，科学家谈论的最早时刻发生在t = 1 x 10^(-43)秒（\"t\"代表宇宙诞生后的时间）。

剑桥大学将这些最早时刻的研究称为量子宇宙学。在大爆炸的最初时刻，宇宙太小了，以至于经典物理学并不适用于它。相反，量子物理学正在发挥作用。量子物理学在亚原子尺度上处理物理学。对我们来说，量子尺度上的粒子行为似乎很奇怪，因为这些粒子似乎违背了我们对经典物理学的理解。科学家们希望发现量子物理学和经典物理学之间的联系，这将给我们更多的关于宇宙工作原理的信息。

在t = 1 x 10^(-43)秒，宇宙是令人难以置信的小，密集和热。宇宙的这个同质区域跨度只有1 x 10^(-33)厘米。今天，同样的空间跨越了数十亿光年。在这个阶段，大爆炸理论家认为，物质和能量是分不开的。宇宙的四种主要力量也是一个统一的力。这个宇宙的温度是1 x 10^32开尔文。随着一秒的微弱时间流逝，宇宙迅速膨胀。宇宙学家将宇宙膨胀称为膨胀。宇宙在不到一秒钟内大小翻了几倍。

随着宇宙的膨胀，它冷却了。在大约 t = 1 x 10^(-35) 秒时，物质和能量分离。宇宙学家称这种重子成因——重子物质是我们能够观察到的物质。相反，我们不能观察暗物质，但我们知道暗物质的存在方式是它影响能量和其他物质。在重子成因期间，宇宙中充满了几乎相等的物质和反物质。物质多于反物质，因此，虽然大多数粒子和反粒子相互毁灭，但有些粒子幸存下来。这些粒子后来会结合形成宇宙中的所有物质。

粒子宇宙学的一个时期遵循了量子时代。此周期从 t = 1 x 10^(-11 )秒开始。这是一个阶段，科学家可以在实验室条件下用粒子加速器重新创建。这意味着我们有一些关于宇宙在这个时候一定是什么样子的观测数据。统一分成了部分。电磁力和弱核力的力分裂。光子的数量超过了物质粒子，但宇宙太密集，光无法在其内发光。

接下来是标准宇宙学时期，在大爆炸开始后开始0.01秒。从这一刻起，科学家们认为对这一阶段的宇宙进化掌握得很好。宇宙继续膨胀和冷却，在巴约成因过程中形成的亚原子粒子开始结合在一起。它们形成了中子和质子。到一秒钟过去时，这些粒子可以形成光元素的原子核，如氢（以其同位素、铀、氦和锂的形式）。这个过程被称为核合成。但是宇宙仍然过于密集和炎热，电子无法加入这些原子核并形成稳定的原子。那是忙碌的第一秒。接着我们将了解未来 130 亿年发生了什么。

未来130亿年

大爆炸的第一秒发生了很多事。但这仅仅是故事的开始。100秒后，宇宙的温度冷却到10亿开尔文（10亿摄氏度，18亿华氏度）。亚原子粒子继续结合。按质量，元素的分布约为75%的氢核和24%的氦核（其他百分比由锂等其他光元素组成）。

宇宙的温度仍然太高，电子无法与原子核结合。相反，电子与其他称为正电子的亚原子粒子相撞，产生更多的光子。但是宇宙太密集了，不能让光在它里面发光。

宇宙继续膨胀和冷却。大约56，000年后，宇宙冷却到9，000开尔文（8，726摄氏度，华氏15，740度）。此时，宇宙中物质分布的密度与辐射密度相匹配。又过了324，000年，宇宙已经膨胀到3000度开尔文（2727摄氏度，4940华氏度）。最后，质子和电子可以结合形成中性氢原子。

正是在这个时候，在最初的事件38万年之后，宇宙变得透明。光可以照耀整个宇宙。人类后来鉴定为宇宙微波背景辐射的辐射锁定到位。今天，当我们研究CMB时，我们可以推断出宇宙当时的样子。

在接下来的一亿年左右，宇宙继续膨胀和冷却。小的引力波动导致物质粒子聚集在一起。引力使宇宙中的气体坍塌成密密心。随着气体的收缩，它们变得越来越稠密和热。宇宙最初诞生约1亿至2亿年后，恒星由这些气体区形成。

恒星开始聚集在一起形成星系。最终，一些恒星成为超新星。当恒星爆炸时，它们在宇宙中喷出物质。这件事包括我们在自然界中发现的所有较重的元素（一切到铀）。星系反过来形成了自己的星团。我们自己的太阳系形成于大约46亿年前。

今天，宇宙的温度是2.725开尔文，仅比绝对零度高出几度。我们可以理论的宇宙中的同质部分达到1 x 10^29厘米宽。这比我们使用最先进的天文仪器进行物理观测要大。

大爆炸告诉我们什么？

事实上，范围跨越超过十亿年！宇宙正在膨胀的发现导致了另一个问题。它会永远扩展吗？会停止吗？会逆转吗？根据广义相对论，这一切都取决于宇宙中有多少物质。

它归结为引力。引力是物质粒子之间的引力。一个物体对另一个物体施加的引力量取决于两个物体的大小和它们之间的距离。如果宇宙中有足够的物质，引力最终将减缓膨胀，导致宇宙收缩。宇宙学家将这个指定为具有正曲率的封闭宇宙。但是，如果没有足够的物质来扭转膨胀，宇宙将永远膨胀。这样的宇宙要么没有曲率，要么没有负曲率。

如果我们在一个封闭的宇宙中，最终整个宇宙将收缩和崩溃本身。宇宙学家称之为大危机。一些人认为，我们的宇宙只是一系列宇宙中最新的一个，是在空间膨胀和收缩的循环中产生的。

根据大爆炸理论，宇宙没有中心。宇宙中的每一个点都和每个其他点一样，没有集中的位置。这是难以想象的，但它是一个既均匀又各向异性的宇宙的要求。从我们的角度来看，宇宙中的一切似乎都在以大爆炸所暗示的方式移开。另一种理论是地球本身是宇宙的中心，这将解释为什么其他一切都在移动。宇宙学家否定了这个理论，因为我们几乎不可能占据整个宇宙的中心点。

还有一些非常大的问题，大爆炸理论没有解决：

• 大爆炸前发生了什么？根据我们对科学的理解，我们不能知道。当我们接近t = 0秒时，科学定律就打破了。事实上，由于广义相对论告诉我们空间和时间是耦合的，时间本身就不复存在了。由于这个问题的答案不在科学可以解决的参数之外，我们不能真正假设它。
• 宇宙之外有什么？同样，这是科学无法解决的问题。这是因为我们不能观察或测量任何位于宇宙边界之外的东西。宇宙可能在其他结构内膨胀，也可能不在扩展，但我们不知道这两种方式。
• 宇宙的形状是什么？关于宇宙可能具有什么形状，有许多理论。一些人认为宇宙是无限的，没有形状的。其他人认为宇宙是有界的。大爆炸理论没有具体解决这个问题。

不是每个人都赞同大爆炸理论。为什么他们不同意这个理论，我们的宇宙的一些替代模型是什么？继续阅读，看看怀疑论者怎么说。

大爆炸理论的问题

自从科学家首次提出大爆炸理论以来，许多人质疑和批评了这一模型。以下是对大爆炸理论的一些最常见的批评：

• 它违反了热力学的第一定律，即你不能创造或破坏物质或能量。批评者声称，大爆炸理论表明宇宙是一无所有。大爆炸理论的支持者说，这种批评是没有道理的，原因有二。第一，大爆炸不涉及宇宙的产生，而是宇宙的演化。另一个原因是，由于科学定律随着宇宙的创造而崩溃，没有理由相信热力学的第一定律会适用。
• 一些批评家说，恒星和星系的形成违反了熵定律，这表明随着时间的推移，变化系统变得不那么有条理。但是，如果你认为早期的宇宙是完全同质和各向异性的，那么目前的宇宙显示出遵守熵定律的迹象。
• 一些天体物理学家和宇宙学家认为，科学家曲解了天体红移和宇宙微波背景辐射等证据。一些人引用说，根据这个理论，这些天体应该不是大爆炸的产物。
• 大爆炸的早期通胀时期似乎违反了这样的规则，即没有什么比光速更快。支持者对这种批评有一些不同的反应。其一，在大爆炸开始时，相对论并不适用。因此，旅行速度高于光速没有问题。另一个相关的反应是，空间本身的膨胀速度可以快于光速，因为空间不属于引力理论的范畴。

• 宇宙的稳定状态模型表明，宇宙总是有并且将永远具有相同的密度。该理论通过暗示宇宙以与宇宙膨胀速度相称的速度产生物质来调和宇宙正在膨胀的明显证据。
• Ekpyrotic模型表明，我们的宇宙是两个三维世界在隐藏的第四维度上碰撞的结果。它与大爆炸理论并不完全冲突，因为经过一段时间后，它与大爆炸理论中描述的事件一致。
• 大反弹理论表明，我们的宇宙是一系列宇宙之一，首先膨胀，然后再次收缩。几十亿年后，这个循环会重复。
• 等离子体宇宙学试图用宇宙的电动力学特性来描述宇宙。等离子体是一种电离气体，这意味着它是一种具有自由漫游电子的气体，可以导电。

• 图注：普朗克卫星收集数据，帮助科学家完善像大爆炸这样的理论。

还有其他几种型号。这些理论之一（或其他我们甚至没有想到的理论）有一天会取代大爆炸理论作为宇宙的公认模型吗？这是完全可能的。随着时间的流逝，我们研究宇宙的能力也提高了，我们将能够对宇宙的演化做出更准确的模型。

宇宙爆炸没爆炸是不是真的，反正人类没看见这是真的。爆炸是唯心的，没见是唯物的。

宇宙大爆炸是无中生有，根本没有这样的事。