爱因斯坦人生当中最悔恨的一件事是什么？宇宙大爆炸的前世与今生

　　模型思想
　　天文学其实是一门＂很艰难＂的科学。为什么这么说呢？
　　我们要知道的是，像物理学、化学、生物，它们的理论到底靠不靠谱，做做实验就可以验证。但是你有想过吗？天文学的理论该如何验证？
　　天文学家观测天体的运动，其实所能够获取的信息量是特别少，他们只能基于有限信息来提出理论。所以，天文学家提出的＂理论＂，在物理学家、化学家眼里都是没有经过充分验证的理论。但天文学家总不能因为这个原因，然后就放弃了天文学的研究吧？
　　于是，他们就启动类似于＂抱团＂的方式来研究。说白了，就是基于手里的资料提出一个模型框架，然后再之后通过观测不断验证检验这个模型，并对模型进行迭代。所以，在其他学科都是各种理论和实验，而在天文学领域都是各种模型，比如：标准宇宙模型，标准太阳模型等等。
　　宇宙大爆炸的诞生
　　研究宇宙整体演化的学问叫做宇宙学，它其实是天文学的一个分支。最早提出主流的宇宙学理论的是托勒密，这其实就是地心说模型。可能你要说了，在托勒密之前应该就有地心说才对，但我们要知道的是，只到了托勒密时期才完善了地心说，使其可以成为一个合格的科学理论。
　　托勒密的地心说模型作为主流科学理论在整个欧洲了持续1400年左右，后来在哥白尼、伽利略、开普勒的努力之下，新的宇宙学模型也就是日心说模型得以完善，日心说在精度上完爆地心说模型。
　　而日心说没有得意多久，300多年前，一位天才横空出世，他就是牛顿。他提出了牛顿力学三大定律和万有引力定律。其中万有引力定律统一了宇宙和地球的物理学规律。但我们要知道的是，万有引力定律描述的是万物之间彼此的吸引力。这个理论也让牛顿很头疼，因为如果宇宙是物质主导的，那就意味着宇宙会在引力的作用下向中心逐渐收缩，但我们并没有这种情况，那是不是万有引力定律就错了？
　　牛顿想到了一个可能性，他认为宇宙应该是无限大的，这就意味着对于宇宙来说，处处都是中心，处处引力平衡，这样就会出现先中心收缩的情况了。所以，牛顿万有引力定律下的宇宙是无限大的，物质的引力为主导的宇宙。
　　而到了距今100多年前，也就是在1915年，爱因斯坦发表了著名的广义相对论，在广义相对论中有一个著名的广义相对论场方程，场方程预言了宇宙正在随着时间的流逝而膨胀。可当时爱因斯坦的观念认为宇宙是静态的，在大尺度下，宇宙不会随着时间的流逝而变化。因此，为了让方程符合自己的观念，爱因斯坦在这个方程中添加了一个宇宙常数用来抵消这个膨胀效应。
　　但是爱因斯坦的操作让很多科学家很不满意。当时就有人提出宇宙应该有一个炙热的奇点，宇宙随着时间的流逝应该是膨胀的。但是话说得再漂亮都不如一个观测证据来得实在。
　　后来，天文学家哈勃在观测银河系外的星系时，发现大部分的星系正在发生红移现象，说白了，就是它们在逐渐远离我们。
　　哈勃的发现意味着宇宙就是在膨胀的，这种膨胀并不是宇宙边缘在扩大，而是宇宙整体性的膨胀。举个例子，如果我们拿笔在气球表面点满点，用这些点代表＂星系＂，然后我们把气球吹大。这时候，我们就会发现星系之间在彼此远离，这也是为什么哈勃观测到的现象，是大部分星系都在远离我们的原因。
　　哈勃的观测让我们知道，宇宙膨胀时，物质密度会降低，远处天体发出的辐射会发生红移。
　　可以说，这是铁一般的证据。传说面对哈勃的观测结果，爱因斯坦是十分懊悔自己在方程中加了宇宙学常数的，他觉得自己错过了一个伟大的发现。
　　如果按照哈勃的发现进行倒推，我们就发现，宇宙最终可能就是起源于一个点。但这些都只是想象，具体是不是这样，还需要科学家们大胆假设，小心求证。从上世纪20年代，一直持续到现在，许许多多科学家投身到这领域的研究当中。最终，科学家们构建了宇宙大爆炸模型。这个模型告诉我们，宇宙起源于一场大爆炸。
　　大爆炸之后，宇宙开始剧烈的膨胀，极其高的温度逐渐下降。在这个过程中，构成宇宙中的各种物质粒子逐渐形成。到了宇宙大爆炸之后38万年，宇宙的温度降低到2700度左右，宇宙从一片混沌变得透明了起来，宇宙大爆炸的余热以光子的形式在宇宙中传播。
　　证明宇宙大爆炸
　　这听起来逻辑很自恰，但是我们不能因为逻辑自洽就把这个理论当成一个主流的科学理论。科学是讲究实证的。因此，这套理论需要证据来支撑。提出这套理论的科学家其实给出了两个充分的证据分别是：宇宙微波背景辐射氦元素风度
　　宇宙微波背景辐射其实就是上文提到的宇宙大爆炸后38万年，大爆炸的余温以光子的形式在宇宙中传播。所以，如果大爆炸理论成立，那我们应该可以观测到宇宙微波背景辐射才对。事实上也是如此，在上世纪60年代，科学家就真的观测到了宇宙微波背景辐射。
　　后来，科学家发现宇宙微波背景辐射非常好使，可以帮助我们理解宇宙的演化，成为了天文学家人手必备的一份＂武功秘籍＂。而且天文学家还一直在精益求精，希望得到精度更好的宇宙微波背景辐射。
　　而氦元素丰度也被科学家通过观测得到了证实。也就是说，如今关于宇宙大爆炸有三个非常扎实的观测证据分别是：哈勃发现的星系红移宇宙微波背景辐射氦元素丰度
　　正是这三个非常坚实的证据，才使得宇宙大爆炸模型成为了主流理论。未来的研究方向
　　宇宙大爆炸模型成为主流理论，并不意味着关于宇宙演化的研究结束了，宇宙模型其实一直都在演化。宇宙大爆炸模型并不是没有缺点。就拿宇宙膨胀来说，这个膨胀到底是什么速度？
　　一开始，科学家认为宇宙膨胀应该是从宇宙大爆炸之后，趋于减速膨胀。这是因为宇宙中的物质起到的是引力的作用，它对宇宙膨胀起到了阻扰的作用，由于膨胀一开始有个初速度，所以在引力作用下应该是减速膨胀。
　　可是到了1998年，科学家通过观测发现，宇宙非但没有减速膨胀，相反它其实是在加速膨胀的。这就意味着宇宙中还存在着某种物质，我们看不到它，但是它起到了让宇宙加速膨胀的作用，也就是说它的作用是和引力相反的斥力。这个物质就被我们称为暗能量。
　　并不仅仅是＂斥力＂的提供者我们没搞清楚，更无奈的是引力的提供者我们也不清楚。科学家观测星系时，就发现星系应该存在着我们看不到的物质，它们提供了额外的引力，使得星系不会分崩离析。而这个物质被我们称为暗物质。
　　我们如今对于这两个物质的情况知之甚少，我们所知道的是，它们占据了宇宙总物质的95%以上，宇宙中只有大概4%的物质粒子是我们可以直接观测到的。
　　所以，如果我们要了解宇宙的演化，还需要进一步了解暗物质和暗能量。所以，如今的宇宙模型被称为Λ-DCM模型。这里的Λ指的就是对宇宙膨胀速率起到主导作用的暗物质，DCM指的就是暗物质。Λ-DCM模型直接指出了未来宇宙模型的研究方向。
　　关于宇宙大爆炸的起源与进化，我们就说到这里。