宇宙起源背后的理论大爆炸理论

　　大爆炸理论是宇宙起源的主要理论。从本质上说，这个理论认为宇宙起源于一个初始点或奇点，这个奇点经过数十亿年的膨胀形成了我们现在所知的宇宙。早期宇宙膨胀的发现
　　1922年，一位名叫亚历山大·弗里德曼的俄罗斯宇宙学家和数学家发现，阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论场方程的解导致了宇宙的膨胀。作为一个静态的、永恒的宇宙的信徒，爱因斯坦在他的方程中添加了一个宇宙常数，＂纠正＂了这个＂错误＂，从而消除了膨胀。他后来称这是他一生中最大的错误。
　　事实上，已经有观测证据支持宇宙膨胀。1912年，美国天文学家维斯托·斯莱弗观察到一个螺旋星系——当时被认为是＂螺旋星云＂，因为天文学家还不知道在银河系之外还有星系——并记录了它的红移，即光源向光谱红端移动。他观察到所有这样的星云都在远离地球。这些结果在当时是很有争议的，它们的全部含义没有被考虑到。
　　1924年，天文学家埃德温·哈勃能够测量到这些＂星云＂的距离，并发现它们是如此遥远，以至于它们实际上不是银河系的一部分。他发现银河系只是众多星系中的一个，而这些＂星云＂其实本身就是星系。大爆炸的诞生
　　1927年，罗马天主教牧师和物理学家乔治·勒梅特尔独立计算了弗里德曼解，并再次提出宇宙一定在膨胀。这一理论得到了哈勃的支持。1929年，哈勃发现星系的距离和星系光的红移量之间存在相关性。远处的星系移动得更快，这正是勒梅特解所预测的。
　　1931年，勒梅特进一步进行了他的预测，通过时间的向后推断，发现在过去的有限时间内，宇宙的物质将达到无限的密度和温度。这意味着宇宙一定起源于一个极其小而密集的物质点，称为＂原始原子＂。
　　勒梅特是一名罗马天主教牧师的事实引起了一些人的关注，因为他提出了一种理论，提出了宇宙＂创造＂的确定时刻。在20世纪20年代和30年代，大多数物理学家——比如爱因斯坦——倾向于相信宇宙一直存在。本质上，大爆炸理论被许多人认为太过宗教化。大爆炸vs.稳态
　　虽然在一段时间内提出了几种理论，但实际上只有弗雷德·霍伊尔的稳态理论能够与勒梅特的理论进行真正的竞争。具有讽刺意味的是，正是霍伊尔在20世纪50年代的一次广播中创造了＂大爆炸＂一词，打算用它来嘲笑勒梅特的理论。
　　稳态理论预测，新物质的产生使得宇宙的密度和温度随时间保持恒定，即使是在宇宙膨胀的时候。霍伊尔还预测，密度更大的元素是由氢和氦通过恒星核合成的过程形成的，这与稳态理论不同，被证明是准确的。
　　弗里德曼的学生之一乔治·加莫夫是大爆炸理论的主要倡导者。他与同事拉尔夫·阿尔弗和罗伯特·赫尔曼一起预测了宇宙微波背景辐射(CMB)，这种辐射作为大爆炸的残余应该存在于整个宇宙中。随着原子在重组时代开始形成，它们允许微波辐射(一种光的形式)在宇宙中传播，伽莫夫预测，这种微波辐射今天仍然可以观测到。
　　争论一直持续到1965年，当时在贝尔电话实验室工作的阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·伍德罗·威尔逊偶然发现了CMB。他们的迪克辐射计用于射电天文学和卫星通信，测得3.5 K的温度(与阿尔弗和赫尔曼预测的5 K非常接近)。
　　在整个20世纪60年代末和70年代初，稳态物理学的一些支持者试图解释这一发现，同时仍然否认大爆炸理论，但到10年代末，很明显，CMB辐射没有其他合理的解释。彭齐亚斯和威尔逊因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。宇宙膨胀
　　然而，对于大爆炸理论，仍然存在着某些担忧。其中之一就是同质性问题。科学家们问:为什么就能量而言，宇宙看起来都是一样的，不管你朝哪个方向看?大爆炸理论没有给早期宇宙达到热平衡的时间，所以整个宇宙的能量应该是不同的。
　　1980年，美国物理学家艾伦·古斯(Alan Guth)正式提出了膨胀理论，以解决这一问题和其他问题。该理论认为，在大爆炸之后的早期时刻，在＂负压真空能＂(可能在某种程度上与当前的暗能量理论有关)的驱动下，新生的宇宙发生了极其迅速的膨胀。另一种说法是，在那之后的几年里，其他人提出了在概念上类似但在细节上略有不同的膨胀理论。
　　美国宇航局的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)项目始于2001年，提供了有力的证据，支持宇宙早期的膨胀期。这一证据在2006年发布的三年数据中尤其明显，尽管与理论仍有一些小的不一致。2006年诺贝尔物理学奖被授予约翰·c·马瑟和乔治·斯穆特，他们是WMAP项目的两位关键工作人员。存在的争议
　　虽然大爆炸理论为绝大多数物理学家所接受，但关于它仍有一些小问题。然而，最重要的是，该理论甚至无法试图回答的问题:大爆炸之前存在什么?什么导致了宇宙大爆炸?我们的宇宙是唯一的吗?
　　这些问题的答案可能存在于物理领域之外，但它们仍然令人着迷，而像多元宇宙假说这样的答案为科学家和非科学家提供了一个有趣的猜测领域。大爆炸的其他名称
　　当勒梅特最初提出他对早期宇宙的观察时，他把宇宙的这种早期状态称为原始原子。多年后，乔治·伽莫夫(George Gamow)将它命名为ylem。它也被称为原始原子，甚至宇宙之蛋。