宇宙大爆炸真的发生了吗？我们怎么知道？其中的奥秘是什么？

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生活中几乎没有什么比广袤无垠的宇宙更能激发人们的好奇心和迷恋了，在整个历史上，无论是宗教学者、革命思想家还是现代作家、宇航员，都试图解释一切事物的真正来源。

大多数科学界和学术界的主要理论是“大爆炸”，并且有大量的证据来证明这一难以置信的事件，许多人不再认为这仅仅是一个理论。但是，140亿年前没有一个人活着，我们怎么知道大爆炸真的发生了呢？

大爆炸理论：简要回顾

简单的来讲，大爆炸理论表明，我们生活在一个拥有约140亿年的永续膨胀的宇宙中，并且在存在之处，宇宙中的所有物质都从一个称为奇点的无限稠密点爆发。这种物质（亚原子粒子）是在宇宙的最初几微秒内形成的，随着它向外膨胀，花费了数十万年的时间。这些亚原子粒子形成质子，质子又被重力所束缚，形成简单的元素，最终形成恒星，星系，小行星，星云，月亮，树木，河流以及宇宙中所有其他物质。

图 1大爆炸的阶段（照片来源：tashalex/Fotolia）

“大爆炸”一词在1949年的广播中首次使用，最初是作为对该理论的批评（说话者不同意“大爆炸”概念，而是偏爱宇宙的稳态理论）。但是，早在数十年前就发现了大爆炸的明显证据，并且也被阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）等天才所普及。它已成为天文学界的主流理论，因为它解释了绝大多数在太空中观察到的现象

我们如何真正知道呢？

宇宙越来越大

有时，科学必须倒退，通过发展理论来解释观察，而不是提出假设并检验它们。大爆炸就是一个很好的例子。 当我们观察宇宙中遥远的星系和恒星时，就会出现一种奇特的模式——它们都在远离我们。这让人们相信我们处于一个不断扩展的宇宙中，并且当你将时钟拨回到“时间”的起点，这表明一切都从一个点开始，并且从那个奇异时刻开始向外扩展 （大爆炸）

图 2 扩展中的宇宙（照片来源：Phys.org）

我们知道，由于这些天体的主要“红移”，宇宙中几乎所有事物都在远离我们。 本质上，当物体远离我们（观察者）移动时，我们检测到的光波会更加伸展，使它们的颜色更红，而不是当物体向我们移动时的蓝色。

宇宙微波背景

当人们想到光时，这是一个相当狭窄的概念，因为可见光只占整个光谱的一小部分。 但是，其他形式的光，例如X射线，红外光和微波，对于天文学家和科学家检查宇宙并了解其历史是极为重要的。

图 3 可观察宇宙的宇宙微波背景（图片来源：Youtube.com）

在大爆炸的那一刻，惊人数量的能量和物质被释放出来，充满了整个宇宙（最初很小）。 在过去的138亿年中，光以统一的方式充满了整个宇宙，并且椅子还在扩展和散布。 通常，当我们检测到光线时，我们可以建立红色或蓝色偏移（如上所述），因为它来自固定的光源。 但是，我们可以检测到强度相同且从各个方向发出的微波，这表明它们从一开始就存在。 科学家恰当地称其为“宇宙微波背景”。

宇宙膨胀和引力波

从理论上讲，紧随大爆炸之后，发生了一个叫做 “宇宙膨胀”的时期。 在宇宙的这段历史中，产生了引力波和密度波。 自LIGO于2015年9月24日首次发现引力波以来，这些引力波已成为近几个月来的焦点。

图 4 图片来自：GIPHY

引力波本质上是时空结构中的波纹，并且是爱因斯坦狭义相对论的关键组成部分。 随着我们检测引力波的能力的提高，有可能在紧接大爆炸之后的几秒钟内检测到现有的波。 换句话说，我们的观察和证据继续增加，以支持大爆炸理论。

宇宙的成熟

目前的理论认为，最早的星系是在大爆炸之后大约十亿年形成的，从那时起，星系和星云的成熟导致了星系团和更大的恒星形成。 随着时间的流逝，恒星和整个星系会死亡并燃烧掉，但仍可以检测到它们的残留物。 当我们观察到宇宙的更古老的区域时，相对而言，我们看到了那些古老的星系和那些“更年轻”的星系之间的根本差异。

这表明宇宙仍在日趋成熟和变化，回顾大爆炸时代就像翻阅年鉴一样，年鉴中的物理外观随时间的变化非常明显。

还有什么奥秘吗？

尽管过去一个世纪的许多观察和发现帮助支持了“大爆炸理论”，但仍有一些方面令现代天文学家感到困惑。 例如，暗能量和暗物质的作用尚不完全清楚，但它们疑似在宇宙膨胀时对观察到的宇宙加速有帮助。 （是的，我们不仅在向外扩张，而且还在加速发展）。

还有一些争论点，例如宇宙的形状及其最终命运。 我们将永远膨胀直到消耗完所有能量（大冻结理论），还是以“大坍缩”结束，宇宙中的所有物质最终都回到奇点，重新开始整个大爆炸过程？

图 5 各种宇宙形状理论（图片来源：Mila Gligoric/Fotolia）

您可以肯定，关于“大爆炸”以及未来的前景总是会有更多的问题，但是我们每年都在寻找更多的答案。 随着我们技术的不断进步和观察结果的继续支持理论，否认生命、宇宙和一切事物的起源变得几乎变得不可能了……大爆炸才有意义！

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. sciabc- majortom

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原文地址：今日头条