宇宙大爆炸

“大爆炸宇宙論”（The Big Bang Theory）認(rèn)為：宇宙是由一個(gè)致密熾熱的奇點(diǎn)于137億年前一次大爆炸后膨脹形成的。1927年，比利時(shí)天文學(xué)家和宇宙學(xué)家勒梅特（Georges Lema?tre）首次提出了宇宙大爆炸假說(shuō)。1929年，美國(guó)天文學(xué)家哈勃根據(jù)假說(shuō)提出星系的紅移量與星系間的距離成正比的哈勃定律，并推導(dǎo)出星系都在互相遠(yuǎn)離的宇宙膨脹說(shuō)。

現(xiàn)代宇宙學(xué)中最有影響的一種學(xué)說(shuō)。它的主要觀點(diǎn)是認(rèn)為宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個(gè)時(shí)期里，宇宙體系在不斷地膨脹，使物質(zhì)密度從密到稀地演化，如同一次規(guī)模巨大的爆炸。該理論的創(chuàng)始人之一是伽莫夫。1946年美國(guó)物理學(xué)家伽莫夫正式提出大爆炸理論，認(rèn)為宇宙由大約140億年前發(fā)生的一次大爆炸形成。上世紀(jì)末，對(duì)1A型超新星的觀測(cè)顯示，宇宙正在加速膨脹，因?yàn)橛钪婵赡艽蟛糠钟砂的芰拷M成。

產(chǎn)生原理

爆炸之初，物質(zhì)只能以中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等基本粒子形態(tài)存在。宇宙爆炸之后的不斷膨脹，導(dǎo)致溫度和密度很快下降。隨著溫度降低、冷卻，逐步形成原子、原子核、分子，并復(fù)合成為通常的氣體。氣體逐漸凝聚成星云，星云進(jìn)一步形成各種各樣的恒星和星系，最終形成我們?nèi)缃袼吹降挠钪妗?br/>“宇宙并非永恒存在，而是從虛無(wú)創(chuàng)生”的思想在西方文化中可以說(shuō)是根深蒂固。雖然希臘哲學(xué)家曾經(jīng)考慮過(guò)永恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直堅(jiān)持認(rèn)為宇宙是上帝在過(guò)去某個(gè)特定時(shí)刻創(chuàng)造的。
像歷史學(xué)家一樣，宇宙學(xué)家意識(shí)到開(kāi)啟未來(lái)的鑰匙在于過(guò)去。

基本假設(shè)

大爆炸理論的建立基于了兩個(gè)基本假設(shè)：物理定律的普適性和宇宙學(xué)原理。宇宙學(xué)原理是指在大尺度上宇宙是均勻且各向同性的。
這些觀點(diǎn)起初是作為先驗(yàn)的公理被引入的，現(xiàn)今已有相關(guān)研究工作試圖對(duì)它們進(jìn)行驗(yàn)證。例如對(duì)第一個(gè)假設(shè)而言，已有實(shí)驗(yàn)證實(shí)在宇宙誕生以來(lái)的絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的相對(duì)誤差值不會(huì)超過(guò)10^（-5）。此外，通過(guò)對(duì)太陽(yáng)系和雙星系統(tǒng)的觀測(cè)，廣義相對(duì)論已經(jīng)得到了非常精確的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；而在更廣闊的宇宙學(xué)尺度上，大爆炸理論在多個(gè)方面經(jīng)驗(yàn)性取得的成功也是對(duì)廣義相對(duì)論的有力支持。
假設(shè)從地球上看大尺度宇宙是各向同性的，宇宙學(xué)原理可以從一個(gè)更簡(jiǎn)單的哥白尼原理中導(dǎo)出。哥白尼原理是指不存在一個(gè)受偏好的（或者說(shuō)特別的）觀測(cè)者或觀測(cè)位置。根據(jù)對(duì)微波背景輻射的觀測(cè)，宇宙學(xué)原理已經(jīng)被證實(shí)在10^(-5)的量級(jí)上成立，而宇宙在大尺度上觀測(cè)到的均勻性則在10%的量級(jí)。
研究歷程

初始階段

許多人不知道的是，與今日大爆炸理論已經(jīng)成為常識(shí)的今天相比，在該理論剛剛提出之后的很長(zhǎng)一段時(shí)間，世界科學(xué)界對(duì)其的態(tài)度是“嗤之以鼻”的。

這種奇怪的現(xiàn)象，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的科學(xué)界受“進(jìn)化論”推翻“上帝創(chuàng)造論”的哲學(xué)思潮影響，盲目地反對(duì)傳統(tǒng)理論，不承認(rèn)如《圣經(jīng)》所言，宇宙是有一個(gè)起點(diǎn)的。這一時(shí)期的西方科學(xué)界普遍堅(jiān)持宇宙和物質(zhì)是恒定不變、無(wú)始無(wú)終的。因此對(duì)于所有涉及說(shuō)宇宙和萬(wàn)物都“有一個(gè)起點(diǎn)”的理論一概不予承認(rèn)。包括像愛(ài)因斯坦這樣的大科學(xué)家也受其影響。愛(ài)因斯坦在總結(jié)引力場(chǎng)方程，發(fā)現(xiàn)這個(gè)Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv的公式將推導(dǎo)出宇宙其實(shí)是一個(gè)有著從未停止的物質(zhì)變化的動(dòng)態(tài)宇宙，于是在該公式中又強(qiáng)加了一個(gè)“宇宙常數(shù)”，以維持靜態(tài)宇宙的計(jì)算結(jié)果。也就是說(shuō)，最初的場(chǎng)方程其實(shí)是這樣的：∧gμv+Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv，其中常數(shù)“∧”為宇宙常數(shù)。
驗(yàn)證階段

1929年，埃德溫·哈勃總結(jié)出了一個(gè)具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)，即：不管你往哪個(gè)方向看，遠(yuǎn)處的星系正急速地遠(yuǎn)離我們而去。換言之，宇宙正在不斷膨脹。這意味著，在早先星體相互之間更加靠