138億年前，我們的宇宙出現(xiàn)在一個(gè)“奇點(diǎn)”——一個(gè)無(wú)限密集、熾熱且極其微小的點(diǎn)。在一聲巨響后，宇宙開(kāi)始了。

　　這就是“宇宙大爆炸”理論，大部分宇宙學(xué)家和理論物理學(xué)家都贊同這一理論，因此也成了宇宙起源和演化的最被接受的宇宙學(xué)模型。而且有充分的證據(jù)表明，宇宙確實(shí)經(jīng)歷了早期的快速膨脹——在萬(wàn)億分之一秒內(nèi)，宇宙膨脹了10^78倍。即使是現(xiàn)在，宇宙仍在以不斷加速的速度膨脹。

　　然而，宇宙真的是從一個(gè)奇點(diǎn)開(kāi)始的嗎？當(dāng)科學(xué)家逆向推理時(shí)，發(fā)現(xiàn)我們有一個(gè)不同的狀態(tài)：宇宙膨脹先于并建立了大爆炸的早期、熾熱而密集的狀態(tài)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，大爆炸不再是宇宙的開(kāi)始。

　　宇宙大爆炸理論的一些證據(jù)！

　　大爆炸理論成為解釋宇宙起源和演化的主流理論，有很多證據(jù)。

　　首先是哈勃–勒梅特定律，大爆炸本質(zhì)上是空間本身的膨脹，它確實(shí)釋放了大量的物質(zhì)和輻射，接著產(chǎn)生了亞原子粒子和原子。最后引力最終將它們拉在一起，形成了數(shù)百萬(wàn)年的恒星和星系。同時(shí)定律指出，星系正以與其距離成正比的速度遠(yuǎn)離地球。而一個(gè)星系越遠(yuǎn)，它的光越紅移，它的移動(dòng)速度就越快。

　　其次就是宇宙微波背景輻射（CMBR）。在1965年，貝爾電話(huà)實(shí)驗(yàn)室的兩名科學(xué)家阿諾·彭齊亞斯（Arno Penzias）和羅伯特·威爾遜（Robert Wilson）建造無(wú)線(xiàn)電接收器時(shí)發(fā)現(xiàn)存在一些他們無(wú)法消除的信號(hào)。無(wú)論他們將接收器指向哪里，它都會(huì)出現(xiàn)，似乎信號(hào)從四面八方傳來(lái)。最終，他們意識(shí)到這個(gè)信號(hào)是宇宙的背景輻射，因此獲得了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　其他證據(jù)是，宇宙中氦、氫、氘、氚、鋰和其他微量元素的含量正是理論上認(rèn)為的：如果發(fā)生大爆炸，宇宙中的氦含量約為25%。事實(shí)上，氦占太空中原子的25%。

　　根據(jù)模擬，星系的形成和演化也可以被認(rèn)為是大爆炸理論的證據(jù)，主要是因?yàn)樗鼈儗⒆约航M織成大型結(jié)構(gòu)的方式，例如星團(tuán)和超星系團(tuán)。還有其他證據(jù)，但對(duì)空間紅移、CMBR、大量輕元素和星系演化的觀(guān)察被科學(xué)家稱(chēng)為“大爆炸的四大支柱”。

　　大爆炸的時(shí)間表！

　　使用大爆炸理論，宇宙可以分為幾個(gè)發(fā)展階段。

　　首先，有一個(gè)初始奇點(diǎn)，宇宙的所有能量和時(shí)空都被“困”在一個(gè)極其密集、熾熱的斑點(diǎn)中。此時(shí)，理論上宇宙僅跨越10^-35米，溫度超過(guò)10^32°C（普朗克溫度）。量子漲落導(dǎo)致了一段超熱的宇宙膨脹，被認(rèn)為是宇宙超快速指數(shù)膨脹的開(kāi)始。

　　宇宙膨脹也建立了宇宙的初始屬性。正是在這些階段，夸克結(jié)合形成強(qiáng)子、電子和質(zhì)子碰撞形成中子和中微子，中子和中微子重新形成新的質(zhì)子-電子對(duì)等。

　　隨著宇宙進(jìn)一步冷卻，質(zhì)子和中子被束縛在氫、氦和鋰等元素的輕原子核中。這被稱(chēng)為大爆炸核合成（BBN），它發(fā)生在大爆炸后大約10秒到20分鐘之間。CMBR的中性原子和光子起源較晚，在一個(gè)名為“重組”的時(shí)期。

　　大約20分鐘后，宇宙的溫度和密度已經(jīng)下降到核聚變無(wú)法繼續(xù)的地步。

　　隨著宇宙的溫度和密度繼續(xù)下降，電離的氫和氦原子捕獲電子形成中性原子。隨著電子與原子結(jié)合，宇宙最終變得對(duì)光透明。同時(shí)，光子從與電子和質(zhì)子的相互作用中釋放出來(lái)，可以自由移動(dòng)。我們可以在CMBR中檢測(cè)到的正是這些光子。

　　接著到了一個(gè)通常被稱(chēng)為“黑暗時(shí)代”的時(shí)期，因?yàn)榇藭r(shí)第一個(gè)原子已經(jīng)形成，但它們還沒(méi)有合并成恒星。盡管存在光子，但沒(méi)有恒星可以發(fā)出可見(jiàn)光。直到大爆炸后大約4億年，第一顆恒星形成為止，它一直保持這種狀態(tài)，這一時(shí)期也稱(chēng)為再電離。

　　此時(shí)，較稠密的氣體區(qū)域在自身引力的作用下坍塌，變得稠密和熱到足以引發(fā)氫原子之間的核聚變反應(yīng)，形成恒星和星系。這種恒星形成發(fā)出的紫外線(xiàn)使周?chē)闹行詺錃庵匦码婋x，使宇宙對(duì)紫外線(xiàn)變得透明。較大的恒星是短暫的，隨著時(shí)間的推移，較小的恒星會(huì)形成，而更大體積的物質(zhì)會(huì)坍縮形成星系、星團(tuán)和超星系團(tuán)。

　　然后到了現(xiàn)在，宇宙加速膨脹，這是一個(gè)宇宙加速期 ，更遠(yuǎn)的星系正在以更快的速度后退。根據(jù)一些計(jì)算，我們?cè)诖蠹s50億年前就進(jìn)入了這個(gè)時(shí)期。

　　宇宙暴脹在先，大爆炸在后？

　　我們當(dāng)下“可觀(guān)測(cè)的宇宙”是冷的、擴(kuò)散的和膨脹的，而在數(shù)十億年前，可觀(guān)察到的宇宙更年輕、更密集、更熱。如果我們可以將大爆炸追溯到大約 138 億年前，一直追溯到宇宙不到 1 秒的時(shí)候，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)什么呢？

　　這時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，如果宇宙是從一個(gè)奇點(diǎn)開(kāi)始的，那么它一定是在其中的“物質(zhì)”，物質(zhì)和能量的結(jié)合精確到平衡膨脹率的情況下出現(xiàn)。假如物質(zhì)再多一點(diǎn)點(diǎn)，初始膨脹的宇宙現(xiàn)在已經(jīng)重新坍縮；而假如物質(zhì)稍微少一點(diǎn)，膨脹速度太快，以至于宇宙會(huì)變得更大。但科學(xué)家觀(guān)察到的是，宇宙的初始膨脹率以及其中的物質(zhì)和能量總量達(dá)到了“完美平衡”。

　　如果大爆炸是從一個(gè)奇點(diǎn)開(kāi)始的，并且宇宙在過(guò)去達(dá)到了任意高溫，那么我們今天可以觀(guān)察到許多明確的跡象。大爆炸的余輝中會(huì)有溫度波動(dòng)，其幅度會(huì)非常大，我們看到的波動(dòng)會(huì)受到光速的限制。同樣，一個(gè)達(dá)到任意高溫的宇宙預(yù)計(jì)會(huì)擁有剩余的高能遺跡，如磁單極子，但我們沒(méi)有觀(guān)察到任何遺跡。

　　因此有人提出了“暴脹理論”。

　　根據(jù)暴脹理論，宇宙是在一種不穩(wěn)定的能量狀態(tài)下產(chǎn)生的，這迫使宇宙在其早期迅速膨脹。在大爆炸初期，宇宙經(jīng)歷了一次非常迅速的膨脹，約從10^33秒開(kāi)始，宇宙膨脹了10^26倍，相當(dāng)于從一個(gè)原子狀態(tài)膨脹到一個(gè)星系的規(guī)模。

　　相比大爆炸理論，暴脹理論解釋了天文觀(guān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)的一些令人費(fèi)解的特征，其中包括宇宙在大尺度上奇特的幾何平坦度、宇宙遙遠(yuǎn)角落之間的明顯聯(lián)系以及絕對(duì)缺乏奇異的單極子等問(wèn)題。換句話(huà)來(lái)說(shuō)，大爆炸理論能解釋和不能解釋的問(wèn)題，暴脹理論都能解釋。

　　這樣就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)有意思的事情，如果根據(jù)暴脹理論往回推理，空間也只會(huì)接近無(wú)限小的尺寸和無(wú)限的溫度和密度；它永遠(yuǎn)不會(huì)到達(dá)它。這意味著，暴脹不是不可避免地導(dǎo)致奇點(diǎn)，而是絕對(duì)不能達(dá)到奇點(diǎn)。

　　結(jié)語(yǔ)：

　　事實(shí)上，宇宙在暴脹之前是什么樣，這是科學(xué)家無(wú)力解釋的謎。而宇宙在暴脹之后才是一切的開(kāi)始，才是我們所謂的“大爆炸”。但如果從那一刻再往前推理，就只能通過(guò)廣義相對(duì)論，從數(shù)學(xué)上推出一個(gè)“奇點(diǎn)”——源于使用愛(ài)因斯坦的引力方程，沒(méi)有任何物理意義。我們只需知道一點(diǎn)，宇宙是不斷膨脹的。