宇宙大爆炸，是關于宇宙起源的主流科學理論。

這個理論僅僅是一種猜想嗎？它背后有著怎樣的科學依據？

20 世紀初，科學家們對宇宙的認知發生了巨大的轉變。

1922 年，俄羅斯科學家亞歷山大?弗里德曼通過嚴謹的數學計算，得出了 “宇宙正在膨脹” 這一驚人結論。

5 年后，比利時天主教神父、天文學家喬治?勒馬特在觀測宇宙后證實了弗里德曼的觀點，并大膽提出宇宙是 “從一個原始原子爆炸而來的”，他將這個原子大小的點稱為 “宇宙蛋”。

勒馬特神父的這一判斷，建立在哈勃對超遠距離星系光譜紅移現象的觀測基礎之上。

從 1912 年開始，Vesto Slipher 就觀測到大多數螺旋星系有相當大的紅移，之后埃德溫?哈勃對星系紅移進行了深入研究，并在 1929 年將其觀測結果總結為著名的 “哈勃定律”。

哈勃定律證實了弗里德曼的宇宙膨脹理論，也驗證了從愛因斯坦廣義相對論場方程推出來的弗里德曼 - 勒馬特方程。至此，宇宙大爆炸理論開始逐步確立。

宇宙大爆炸理論認為，宇宙是在過去有限的時間之前，由一個密度極大且溫度極高的狀態演變而來，并經過不斷的膨脹到達今天的狀態。

在大爆炸開始的極短瞬間，普朗克時期溫度高到難以想象，四種基本力 —— 引力、電磁力、弱核力和強核力都統合成一種基本力 —— 超力。

隨著宇宙的冷卻，引力率先與其他幾種力分離，隨后宇宙進入暴脹時期，在極短時間內體積急劇膨脹。

之后，宇宙變成一鍋粒子湯，夸克、反夸克、膠子、引力子、希格斯玻色子等粒子紛紛登場。隨著溫度進一步降低，強核力與電弱力分離，宇宙中的作用力和物理定律逐漸變得和今天一樣。

再往后，夸克和反夸克結合形成強子，強子又經歷衰變或湮滅，輕子和反輕子成為宇宙主角，接著輕子和反輕子也相互湮滅，宇宙的能量由光子控制。

在大爆炸后約 13.8 秒，質子與中子開始形成原子核，38 萬年后，中性原子形成，宇宙主要成分為氣態物質，并逐步在自引力作用下凝聚成密度較高的氣體云塊，直至恒星和恒星系統誕生。

光譜紅移現象是大爆炸理論最早、最直觀和最有效的證據之一。

哈勃定律無疑是這一證據的核心體現，其公式 Vf = Hc×D（有時也寫成 v=H?×D）中，Vf 為被觀測星球與觀測者遠離的速度（視向退行速度），Hc 為哈勃常數（參數），D 是被觀測星球與地球之間的距離。

科學家們通過觀測發現，當遙遠星球向地球方向運動時，其光譜頻率變快，譜線向藍色方向移動；反之，當星球遠離地球時，其光譜譜線向紅色方向偏移。

對于同一類型的恒星或星系，其發出的光譜相對固定，若觀測到光譜偏紅，就表明該恒星或星系正在遠離地球。

觀測結果顯示，銀河系中的恒星與地球相對距離較為穩定，而其他星系或多或少都存在紅移現象，且離地球越遠的星系紅移幅度越大，這意味著距離我們越遠的星系正在加速離開銀河系。反過來推算，支持宇宙大爆炸理論的科學家認為，這些星系在 130 億年前是聚在一起的。

宇宙微波背景輻射也為宇宙大爆炸理論提供了有力支持。

這種電磁輻射被稱為 “大爆炸的余輝”，用光學望遠鏡觀測太空，恒星之間、銀河系外星系之間的空間看似漆黑一片，但使用微波射電望遠鏡卻能接收到從宇宙各個角落發出的微弱背景噪聲或發光。

科學家們研究發現，這種微弱信號相對均勻且各向同性，這表明它并非來自某些恒星或星系，通過對信號強度的細致分析，判斷其只能源自宇宙大爆炸所產生的輻射。

除了光譜紅移和宇宙微波背景輻射，宇宙中各種元素的比例也是大爆炸的證據之一。

例如，2011 年天文物理學家在宇宙中發現了一些氣體云，這些氣體云中沒有重元素，只有氫和氫的核素氘，他們認為這些氣體是宇宙大爆炸最早產生的原始氣體。

此外，對銀河系演化的分析以及對一些 “古老恒星” 年齡的分析，也能大致推斷出它們與宇宙誕生的時間相符，盡管這種推斷可能存在一定誤差。

然而，盡管宇宙大爆炸理論得到了眾多科學證據的支持，但質疑的聲音從未停止。

從理論提出后的幾十年里，科學家們對 “宇宙蛋” 提出者喬治?勒馬特的神父身份表示質疑，他們疑惑如果宇宙中除了這個 “蛋” 之外再無任何東西，那么到底是誰按下了爆炸的開關？

如果宇宙與時間開始于 “大爆炸”，那么爆炸之前的時空又該如何解釋？

按照 “大爆炸模型”，宇宙誕生時應產生同等數量的正物質與反物質，可宇宙中現存的基本都是正物質，那些反物質去了哪里？

而且，哈勃常數經過大量實例證明并不準確，造成這種不準確的原因是什么，是與觀測設備有關，還是與占宇宙中 95% 的暗物質及暗能量有關，或是與光子有可能存在的靜止質量有關？

盡管存在這些質疑，但宇宙大爆炸理論依然是目前擁有科學理論最完善、觀測證據最多的科學假說。

隨著科學技術的不斷發展，如大型強子對撞機等先進設備的投入使用，科學家們能夠在實驗室中模擬宇宙大爆炸初期的極端條件，對宇宙大爆炸理論進行更深入的研究和驗證。