用大爆炸理论解释宇宙起源

大约50亿年前，宇宙中的所有物质高度集中在一点，并具有极高的温度，这导致了巨大的爆炸。大爆炸后，物质开始向外膨胀，形成了我们今天看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的，现在我们只能在理论研究的基础上描述古代宇宙发展的历史。在这15亿年里，星系团、星系、我们的星系、恒星、太阳系、行星、卫星等等相继诞生。现在我们看到的和看不到的所有天体和宇宙物质都形成了今天的宇宙形态，人类就是在这种宇宙进化中诞生的。

人们怎么能推测可能有过大爆炸呢？这要靠天文观测和研究。我们的太阳只是银河系中1200亿颗恒星中的一颗。比如我们的银河系、太阳系外星系和千千。从观测中发现，那些遥远的星系正在离我们远去。星系离得越远，飞得越快，从而形成膨胀的宇宙。

对此，人们开始反思，如果我们反过来看这些向各个方向相互远离的星系，它们可能一开始就是从同一个源头发射出来的。宇宙之初是否存在难以想象的大爆炸？后来我们观测到了充满宇宙的微波背景辐射，也就是说大约6543.8+05亿年前BIGBANG产生的余波虽然微弱但确实存在。这一发现是对BIGBANG的有力支持。

BIGBANG的观点:

1932年，勒迈特首次提出现代大爆炸理论:整个宇宙首先聚集在一个“原始原子”中，然后大爆炸发生，碎片向四面八方散落，形成了我们的宇宙。美籍俄罗斯天体物理学家加莫夫最早将广义相对论融入宇宙理论，提出了大爆炸的宇宙学模型:宇宙从高温高密度的原始物质开始，初始温度超过几十亿度。随着温度持续下降，宇宙开始膨胀。

1965年，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙背景辐射。后来他们证实宇宙背景辐射是大爆炸留下的遗迹，为大爆炸理论提供了重要依据。他们还获得了1978诺贝尔物理学奖。

霍金身上体现了20世纪科学的智慧和毅力。他清楚地解释了宇宙起源后10-43秒以来的宇宙演化。

宇宙的起源:一开始是比原子还小的奇点，后来是大爆炸。宇宙大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此，大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙理论。然而，到目前为止，大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持，我们仍然不知道宇宙开始爆炸前后的图景。

生活大爆炸:生活大爆炸

宇宙大爆炸理论(Big Bang theory)是关于宇宙形成最有影响力的理论，英文称为Big Bang，也称为大爆炸宇宙学。生活大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在40年代得到了补充和发展，但一直默默无闻。直到20世纪50年代，人们才开始广泛关注这一理论。

大爆炸理论的主要思想是，我们的宇宙曾经有一段从热到冷的进化史。在此期间，宇宙系统不是静止的，而是不断膨胀的，使得物质的密度从稠密演化到稀疏。这个由热到冷，由密到稀的过程，就像一次巨大的爆炸。根据宇宙大爆炸的宇宙学，宇宙大爆炸的全过程是在宇宙早期，温度极高，在1000亿度以上。物质的密度也相当大，整个宇宙系统处于平衡状态。宇宙中只有一些基本粒子，比如中子、质子、电子、光子、中微子。但是因为整个系统在膨胀，温度下降很快。当温度下降到大约100亿度时，中子开始失去自由存在的条件，它们或者衰变，或者与质子结合形成重氢、氦等元素。正是从这个时期开始，化学元素开始形成。当温度进一步下降到654.38+000万度时，形成化学元素的早期过程结束(见元素合成论)。宇宙中的物质主要是质子、电子、光子和一些较轻的原子核。当温度降到几千度时，辐射减少，宇宙主要是气态物质。气体逐渐凝结成气体云，然后进一步形成各种恒星系统，成为我们今天看到的宇宙。

大爆炸模型可以统一解释以下观察事实:

a)理论认为所有的恒星都是在气温下降后诞生的，所以任何天体的年龄都应该比气温下降到今天的时期短，也就是不到200亿年。对各种天体年龄的测量证明了这一点。

b)观测到河外天体有系统性的谱线红移，红移大致与距离成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。

c)氦在各种天体上相当丰富，大部分是30%。恒星核反应的机制不足以解释为什么会有这么多氦。根据宇宙大爆炸理论，早期的温度很高，产生氦的效率也很高，可以解释这个事实。

d)根据宇宙膨胀速度和氦丰度，可以具体计算出各个历史时期的宇宙温度。

根据大爆炸理论，宇宙诞生于6543.8+05亿年前的一个微小点，从这个微小点诞生了时空、质量和能量，使小的物质粒子聚集成大质量的物质，最终形成星系、恒星和行星。在大爆炸之前，宇宙中没有物质，没有能量，甚至没有生命。

但是，大爆炸理论无法回答大爆炸之前的宇宙是什么样的，或者说大爆炸的原因是什么？根据大爆炸理论，宇宙没有开端。它只是一个循环的过程，从大爆炸到黑洞，这是宇宙产生和毁灭以及重生的过程。

这只是一个想法，不是一个完美的理论。

虽然大爆炸理论并不成熟，但它仍然是宇宙形成的主流理论。关键是有一些证据支持大爆炸理论。更传统的证据如下:

a)红移

从地球的任何方向看，遥远的星系都在离我们远去，因此可以推断宇宙正在膨胀，离我们越远的星系离得越快。

b)哈勃定律

哈勃定律是关于星系之间的速度和距离的某种关系。它仍然解释了宇宙的运动和膨胀。

V=H×D

其中V(千米/秒)是出发速度；H(Km/sec/Mpc)是哈勃常数，为50；D(Mpc)是星系之间的距离。1 MPC = 326万光年。

c)氢和氦的丰度

模型预测氢占25%，氦占75%，已经被实验证实。

d)微量元素的丰度

对于这些微量元素，模型中的估计丰度与测量的丰度相同。

E)3K宇宙背景辐射

根据大爆炸理论，宇宙因膨胀而冷却，今天的宇宙中应该还有辐射余烬。在1965，测量了3K的本底辐射。

f)背景辐射的痕迹不均匀性

证明了宇宙的初始状态是不均匀的，这就是现在的宇宙和现在的星系、星系团产生的原因。

g)大爆炸理论的新证据

在2000年6月5日至2月的英国《自然》杂志上，科学家们表示，他们发现了可以用来证实大爆炸理论的新证据。

长期以来，有一种理论认为，宇宙原本是一个质量很大，体积很小，温度极高的点，然后这个点爆炸了，随着其体积的膨胀，温度不断降低。时至今日，宇宙大爆炸之初的宇宙中仍残留着被称为“宇宙背景辐射”的宇宙射线。

在分析了数十亿年前宇宙中遥远的气体云从类星体吸收的光后，科学家发现其温度确实高于今天宇宙的温度。他们发现背景温度大约是零下263度。89摄氏度，高于目前《宇宙温度》中的实测温度-273.33摄氏度。

虽然上述证据存在，但是宇宙是否起源于大爆炸理论，仍然没有足够令人信服的证据。

大爆炸理论是现代宇宙学的一个主要流派，它能令人满意地解释宇宙学的一些基本问题。《生活大爆炸》虽然是在20世纪40年代提出的，但从20世纪20年代开始萌芽。20世纪20年代，许多天文学家观察到许多河外星系的谱线与地球上同一元素的谱线相比有波长变化，即红移现象。

到1929，美国天文学家哈勃总结出了星系谱线红移的恒星与星系到地球的距离成正比的规律。他在理论上指出，如果谱线的红移是多普勒效应的结果，那就意味着河外的星系正在离我们远去，向远处撤退，离我们越远的星系速度越快。这正是宇宙膨胀的形象。

20世纪40年代，美国天体物理学家加莫夫等人正式提出大爆炸理论。根据这一理论，宇宙在遥远的过去处于极端高温大密度状态，被形象地称为“原始火球”。后来火球爆炸，宇宙开始膨胀，物质密度逐渐变薄，温度逐渐降低，直到今天的状态。这个理论可以自然地解释河外天体的谱线红移现象，也可以满意地解释许多天体物理问题。1964年，美国人彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据。

作为一个发展中的理论，这一理论已经得到了大多数科学家的认可，但仍有一些无法解释的问题需要进一步完善。