为什么宇宙会大爆炸？

大爆炸只是一种理论和基于天文观测和研究的假设。

大约50亿年前，宇宙中的所有物质都高度集中在一个点上，温度极高，因此引发了一场巨大的爆炸。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的发展历史。在这150亿年中，星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等等相继诞生。我们现在看到和看不见的所有天体和宇宙物质已经形成了人类诞生的当前宇宙形态。

人们怎么能推测可能发生了大爆炸呢？这取决于天文观测和研究。我们的太阳只是银河系1200亿颗恒星中的一颗。像我们自己的银河系，银河系外的星系和千千百万。从观察中，我们发现那些遥远的星系都离我们很远。星系离我们越远，它们跑得越快，从而形成一个膨胀的宇宙。

作为回应，人们开始思考，如果我们看着这些从各个方向远离彼此的星系反向移动，它们可能是从同一个源头发射的，宇宙开始时是否有不可想象的大爆炸？后来，观察到充满宇宙的微波背景辐射，也就是说，大约150亿年前，大爆炸的余波很微弱，但它确实存在。这一发现是对大爆炸的有力支持。

大爆炸理论:

1932年，勒迈特首次提出了现代大爆炸理论:整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，然后发生了大爆炸，碎片向四面八方散落，形成了我们的宇宙。俄美天体物理学家加莫夫首次将广义相对论融入宇宙理论，并提出了一个热门的大爆炸宇宙学模型:宇宙始于原始物质的高温和高密度，初始温度超过数十亿度。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残留物，从而为大爆炸理论提供了重要的基础。他们还获得了1978年诺贝尔物理学奖。

霍金体现了20世纪科学的智慧和毅力。他对宇宙起源后10-43秒的演化给出了清晰的解释。

宇宙的起源:先是一个比原子还小的奇点，然后是一场大爆炸。通过大爆炸的能量，一些基本粒子形成了。在能量的作用下，这些粒子逐渐形成了宇宙中的各种物质。迄今为止，大爆炸宇宙模型已经成为宇宙前景最令人信服的理论。然而，到目前为止，大爆炸理论仍然缺乏大量的实验支持，我们仍然不知道宇宙开始爆炸和爆炸之前的情况。

大爆炸理论:大爆炸理论

大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响力的理论。它在英语中被称为大爆炸，也称为大爆炸宇宙学。大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在20世纪40年代得到补充和发展，但从未听说过。直到20世纪50年代，人们才开始广泛关注这一理论。

大爆炸理论的要点是我们的宇宙有一个从热到冷的进化历史。在此期间，宇宙系统不是静止的，而是在不断膨胀，使得物质的密度从稠密进化到稀疏。从热到冷，从密集到稀薄的过程就像一场巨大的爆炸。根据大爆炸宇宙学，大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期，温度极高，超过100亿度。物质的密度也相当高，整个宇宙系统已经达到平衡。宇宙中只有一些基本的物质粒子形式，如中子、质子、电子、光子和中微子。然而，随着整个系统不断膨胀，温度迅速下降。当温度下降到大约10亿度时，中子开始失去*存在的条件。它们要么衰变，要么与质子结合形成氘和氦等元素。化学元素就是从这个时期形成的。当温度进一步下降到100万度后，化学元素的早期形成过程就结束了(见元素合成理论)。宇宙中的物质主要是质子、电子、光子和一些较轻的原子核。当温度下降到几千度，辐射减少，宇宙主要是气态物质，气体逐渐凝结成气体云，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:

理论认为所有的恒星都是在温度下降后产生的，所以任何天体的年龄都应该比从温度下降到今天的周期短，也就是说，小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。

b)观测到星系外天体谱线的系统红移，红移一般与距离成正比。如果用多普勒效应来解释它，红移是宇宙膨胀的反映。

c)各种天体上的氦丰度相当大，大多为30%。恒星核反应机制不足以解释为什么有这么多氦。根据大爆炸理论，早期温度很高，氦的生产效率也很高，这可以解释这个事实。

d)根据宇宙的膨胀率和氦的丰度，可以具体计算出宇宙各个历史时期的温度。

根据大爆炸理论，宇宙诞生于150亿年前的一个非常小的点上，时间和空间、质量和能量都是从这个点上诞生的，因此，物质的小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。

然而，大爆炸理论不能回答大爆炸前的宇宙是什么样子，或者大爆炸的原因是什么？根据大爆炸理论，宇宙没有开端。这只是一个持续的过程。从大爆炸到黑洞的循环是宇宙创造、毁灭和再创造的过程。

这只是一个假设，不是一个完美的理论。

虽然大爆炸理论还不成熟，但它仍然是宇宙形成主流理论的关键。目前，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，遥远的星系正在离开我们，因此可以推断宇宙正在膨胀，星系离我们越远，它们移动得越快。

b)哈勃定律

哈勃定律是关于星系之间的速度和距离的明确关系。它仍然表明宇宙的运动和膨胀。

v =高×高

其中，V(千米/秒)是距离速度；h是哈勃常数，它是50；D(Mpc)是星系之间的距离。1Mpc = 3.26万光年。

c)丰富的氢和氦

该模型预测25%的氢和75%的氦，这已经被实验证明。

d)微量元素丰富

对于这些微量元素，模型中预测的丰度与测量的丰度相同。

3K的宇宙背景辐射

根据大爆炸理论，宇宙因膨胀而冷却，在现在的宇宙中，那时应该还有辐射的余烬。1965年，3K对背景辐射进行了测量。

f)背景辐射的迹线不均匀性

它证明了宇宙的初始状态是不均匀的，这就是为什么现在的宇宙和星系和星系团产生了。

大爆炸理论的新证据

在2000年12月出版的英国杂志《自然》上，科学家们说他们发现了新的证据，可以用来证实大爆炸理论。

长期以来，有一种理论认为宇宙最初是一个质量大、体积小、温度极高的点。这时发生了爆炸，温度随着体积的膨胀而降低。到目前为止，宇宙大爆炸开始时，宇宙中仍有被称为“宇宙背景辐射”的宇宙射线。

在分析了数十亿年前来自类星体的遥远气体云所吸收的光之后，科学家们发现它的温度确实高于今天宇宙的温度。他们发现背景温度约为-263.89摄氏度，高于目前宇宙温度的-273.33摄氏度。

尽管上述证据已经存在，但仍然没有足够令人信服的证据来证明宇宙是否起源于大爆炸理论。

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。虽然大爆炸理论是在20世纪40年代提出的，但它从20世纪20年代就开始萌芽了。在20世纪20年代，一些天文学家观察到许多银河系外星系的谱线与地球上相同元素的谱线相比有波长变化，即红移。

到1929年，美国天文学家哈勃总结出星系谱线的红移与恒星和地球之间的距离成正比的规律。他在理论上指出，如果光谱线的红移被认为是多普勒效应的结果，那就意味着河外的星系正在远离我们，而且离我们越远，它们离开我们的速度就越快。这只是宇宙膨胀的图像。

20世纪40年代，美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了大爆炸理论。该理论认为，在遥远的过去，宇宙处于极高的温度和密度状态，这被形象地称为“原始火球”。后来，当火球爆炸时，宇宙开始膨胀，物质的密度逐渐变薄，温度逐渐降低，直到今天的状态。这个理论可以自然地解释星系外天体谱线的红移，也可以令人满意地解释许多天体物理学问题。1964年，美国人彭齐亚斯和威尔逊发现了大爆炸理论的新的有力证据。

作为一个发展中的理论，这一理论赢得了绝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。