宇宙大爆炸是怎样发现的？

网上有关“宇宙大爆炸是怎样发现的？”话题很是火热，小编也是针对宇宙大爆炸是怎样发现的？寻找了一些与之相关的一些信息进行分析，如果能碰巧解决你现在面临的问题，希望能够帮助到您。

宇宙大爆炸在刚开始提出来的时候，就是一个笑话，科学界里面基本上是不承认这种说法的。认为宇宙是一个致密炽热的奇点，经过一次大爆炸之后膨胀形成的，宇宙基本上也是由热到冷的变化过程。

这个理论刚开始提出来的时候，根本就得不到科学界的普遍认可，但是后来有一位天文学家观测宇宙中的星系，有了新的发现，这位天文学家就是哈勃。

哈勃发现了星系的红移量与星系之间的距离成正比，这也是著名的哈勃定律。因为这不管从地球上的哪一个角度观测星系的红移量，都会出现相同的结论，这也就是说，离我们越远的天体，就会以越快的速度运行离开我们。

这就比较厉害了，因为当时科学界里面已经有了一个基本上的认识，那就是光速不变原理，认为任何的物体是不可能以超过光速的速度运行的，但按照哈勃的发现，只要天体的距离离我们足够远，就有可能会以接近光速的速度离开我们，这样也使得人们认为宇宙是有边缘的。

但是这个时候又有一位科学家坐不住了，他就是大名鼎鼎的爱因斯坦。当时爱因斯坦在科学界的名声已经比较大，他也不认可哈勃定律，所以就跑到哈勃那里，希望可以找到反驳他的依据。

但哈勃就拿出了铁钉钉的数据，这些数据都是哈勃观测宇宙星系的红移量得来的，在科学研究面前，管你的名气有多大，真正具有说服力的还是数据。而这些数据里面所显示的也正是支持哈勃定律。

这样爱因斯坦就没办法了，只能将自己正在研究的宇宙理论做出修改。但这样又造成了一个结果，哈勃拿出了让爱因斯坦都无法反驳的数据，这消息瞬间就传开了。因为当时爱因斯坦在科学界里面的地位非常高，他都无法反驳的问题自然就会特别引起别人的注意。

后来人类经过多次对宇宙星系红移量的观测，跟哈勃所得出的结论也差不多，后来人类又发展了射电天文学，向宇宙中发射出射线，再反射回来的射线中，仍然观察到符合哈勃定律的数据，这样这个定律就普遍地受到科学界的认可。

如果再将时间不断的往前推移，那么宇宙的很多物质都可能会集中到一个点，这样哈勃定律也成为了宇宙大爆炸的重要依据。

综上所述，宇宙大爆炸理论也是经过一很长的一段时间才被科学界所认可，科学的研究从来就不是一帆风顺的，每一次提出新的理论，都需要拥有更多的数据来作为支撑。

宇宙模型1.0版本

古人很早就开始思考“宇宙到底是什么样的？”，探讨这个问题对于古人而言，只是有利于他们日常的耕作和 社会 的稳定。因为古人没有钟表，需要利用天体的运行来计算时间。比如：一个月就是月球绕着地球转一圈，一天就是一个昼夜。

当然，以上的情况是针对于大多数的文明古国而言的，比如：古巴比伦，古埃及等。我们很容易发现，这些古代文明都位于大河流域附近，能够种植作物，发展农业。

但是在同一个维度有一朵奇葩，它就是古希腊。他们所在的地区土地贫瘠，而且是平原相对较少，很难大规模发展农业。所以，那些比较发达的地方会做一些贸易。后来，因为战争俘获了一些奴隶，奴隶让他们释放了自己的劳动力，加上都是小国寡民，管理相对松散，思想相对自由。于是，他们在思考一些问题时抛开了功利性，而追求纯粹理性。其中，地心说就是古希腊的智慧结晶之一。其中地心说到了托勒密手里到达了顶峰。

在那个时代，地心说其实已经可以很好地预测一些天象，而且精确地已经够那个时代的人使用了。这才被那个时代的学者们所承认，客观地说，地心说符合科学的范式，是科学理论。不仅如此，其实在古希腊时代已经有日心说了，只不过在与地心说较量后，败下了阵来。

宇宙模型2.0版本

后来，哥白尼的日心说实际上也没有战胜地心说，不是因为有宗教的庇佑，的的确确是哥白尼的日心说并没有比托勒密的地心说高明到哪里去。

日心说可以确立江湖地位来自于伽利略和开普勒的贡献，尤其是开普勒的三大定律将日心说的精确提高到前所未有的水平，完胜地心说，这才淘汰的地心说。

所以，我们不难发现， 宇宙模型的讨论其实只有一个客观指标那就是：够准。

宇宙模型3.0版本

有趣的是日心说才蹦跶没多久，就迎来了毁灭。如果你细想一下，其实如果说地心说不对，那日心说其实也不对。如果地心说对，其实日心说也对，因为这完全就是选择的参考系不同而已。不过，你发现没有，自从牛顿之后，就不再讨论“宇宙中心说”了。那为什么会这样呢？

这其实和牛顿的万有引力定律有关，万有引力定律描述的是物体之间的引力。如果物体之间有吸引力，那宇宙应该就是在引力的作用下，向中心靠拢，最后聚合到一起。

可事实上，我们并没有观测到这个现象，这也让牛顿很纠结。于是，他提出了一个全新的宇宙模型，他认为宇宙的无限大的，处处都是中心，处处都处于引力平衡态，这样就不会向中心靠拢了。

但是你要问牛顿，为什么宇宙是无限大的？有没有证据？牛顿大概率会把上文说到的那一套给你阐述一遍，但他其实拿不出任何证据来证明自己的观点。但是有趣的是，作为物理学界的大神，他可能猜对了“宇宙的大小”，但宇宙并不像他想象中的那样，只存在引力。

宇宙模型4.0版本

牛顿之后最牛的大神应该就是麦克斯韦了，再然后是 爱因斯坦 。爱因斯坦提出了一套广义相对论，其中有个场方程预示着宇宙正在膨胀。

爱因斯坦其实也有自己一套宇宙观，他认为宇宙是静态的。意思是说，从大尺度上看，这里的尺度大概是1亿光年，宇宙是不随着时间的变化而发生变化的。也就是我们常说的“宇宙是永恒的”。所以，他不能忍受这个方程的预言，就往这个方程里加了一个宇宙学常数。只要这个常数取值合适，场方程所预言的宇宙就可以是平衡态的。

但是爱因斯坦的宇宙模型并没有得意太久。就把一系列的观测和理论打脸了。首先，就有一位精通科学的神父勒梅特提出，爱因斯坦“加宇宙学常数”的这个行为还是需要多斟酌的，他认为宇宙就像是广义相对论场方程所欲言的那样是膨胀的，然后进行倒推，宇宙必然有一个起点，于是，他提出了宇宙大爆炸模型的前身。

但勒梅特的这条理论仅仅是理论，需要更多的观测证明和补充，好在没有让勒梅特等太久，第二年，哈勃就观测到了银河系外大部分的星系都在离我们远去，通过仔细的分析，就会发现，离我们越远的，远去的速度越快。所以，宇宙应该是膨胀的，而且不是边界在向外扩，整体性地扩大。

后来，一群粒子物理学家加入到宇宙大爆炸模型的建构当中，他们补充了大量宇宙早期发展的理论，并提出了两个证据，分别是宇宙微波背景辐射和氦元素丰度。这两个证据后来相继被证明。这才使得宇宙大爆炸模型成为了主流的科学理论。

所以，其实宇宙大爆炸从1915年爱因斯坦提出广义相对论至今还在不断被完善，它有三个坚实的证据，分别是哈勃观测到的星系红移，宇宙微波背景辐射，氦元素丰度。同时，宇宙大爆炸也遇到了一些困难，其中最棘手的就是搞清楚暗物质和暗能量到底是什么？

这是因为，暗物质和暗能量占据了宇宙总物质量的95%以上，它们才是主导宇宙演化的主角，如果能搞清楚它们的真身，势必会直接提升我们对于宇宙演化的认知。

天文学家在观测宇宙各大星系的时候，都不约而同发现一个规律。那就是星系与星系之间似乎在相互疏远，学者用三棱镜分析光谱时发现，每个星系内，较小的星系也在疏远，这就是光谱红移现象。

光谱红移是光透过三棱镜后，被分解成七色光波，红色光波及红外线越靠近幕布边缘，就说明光源离三棱镜越远。学者们为证实自己的观测结果，便找出许多年间，不同时期的光谱照片相对照，证明星系之间是在不断快速膨胀的。

宇宙会不断的膨胀下去，那当初的宇宙又什么样呢？天文学者就是根据这一原理，推算出宇宙最初是一奇点，宇宙是大爆炸而产生的，谢谢。

宇宙的一切来自大爆炸，那么大爆炸又是来自哪里呢？

简短来说，鉴于宇宙中所有星系都正在彼此远离，我们可以想象在遥远过去的某个时间点，这些星系一定极其靠近，那时的它们可能分布密集且高度炙热。

众所周知，光的传播是需要时间的，据此我们可以确定我们所能观察到的宇宙最远地，便是宇宙最古老的样子。彼时的热辐射形成了此时的“宇宙微波背景”能够被射电望远镜捕捉到（收音机传来的部分沙沙声也受其影响）。因此，当我们顺着宇宙发展足迹前进的同时，也在通过观察遥远星系来探究宇宙究竟是如何变化至今的。

图解：哈勃超深场 这不是一张真正的彩色照片，图中几乎所有的色差皆源于“宇宙学红移“现象（由于空间尺度扩张，星系距离地球越远，退行速度则越高，‘红移’现象愈明显）。哈勃超深场区域十分狭窄，宽度小于满月直径的八分之一。这片区域之所以被选中是因为它是空中最空洞的区域。

如果非要详细解释宇宙大爆炸存在与否的话，那可能就需要进行很具体的专业解释了。1929年爱德温.哈勃（哈勃望远镜就是以他命名的）发现--距离我们越远的星系，远离的速度越快。

图解：哈勃的原始数据 在天文学中，较大误差是普遍存在的，甚至比占星学的误差还要大。如今，这些数据的准确度已有了很大提高。

在有了这个发现之后，涌入哈勃脑海中的第一个问题是：“这个发现又可以揭示早期宇宙的哪些方面呢？”

现在，让我们着眼于宇宙中所有物质的运动轨迹，然后想象时光倒流。我们可以推测在150亿年前，宇宙中一切都是‘亲密无间’的，可以说毫无距离可言，这一切物质的相互挤压表明了当时的宇宙时多么的炙热无比。而如今我们看到的宇宙充斥着曾经那个‘超级火炉’遗留下来、早已冷却的‘残骸’，这些‘残骸’们仍然在飞离开来，奔向四面八方。

顺便一提，“宇宙大爆炸”一词在1948年被宇宙学家弗雷德.霍伊尔率先提出。然而‘大爆炸’这个词既没有真正传达出早期宇宙的“大”，也没有十分凸显它的“爆”。当时在建议的名称中，还有一个相当受欢迎的词--“可怕的空间灾难”（原词是“Horrendous Space Kablooie”）。

图解：报纸漫画《绝妙的建议》 来自于广受欢迎的每日连环漫画《凯文和跳跳虎》， 作者是美国卡通漫画家Bill Watterson。 图中这则漫画讲述了凯文向跳跳虎建议 ‘可怕的空间灾难’（Horrendous Space Kablooie）这个词比大爆炸（Big Bang )用来描述宇宙诞生更为合适

说来奇怪，宇宙大爆炸并不能被简单理解为某处发生的大爆炸，普通爆炸发生后，物质犹如弹片般以各种速度向四面八方运动，在这种情况下，物质的运动速度几乎是呈高斯分布--也就是速度越快，以此速度运动的物质就越少。

图解：爆炸造成的物质运动分布 这完全和宇宙物质分布的方式不同。

所以，如果宇宙大爆炸仅仅类似于某处爆炸，那么宇宙中的物质应当遵循上述定律--“速度越快，以此速度运动的物质就越少”，然而宇宙并不遵循此道。事实上，我们可观察到的星系大体上均匀分布于宇宙中（宇宙学家称此为“同质”），而类似爆炸造成的高斯分布的几率几乎为零。

我们发现宇宙是一直在扩张的，且这种扩张并不是起始于一个点。“矩阵扩张”这个词可以帮助我们更好的理解这一系列神奇而复杂的现象。为了理解矩阵扩张，我们可以把宇宙空间想象成是一个正在膨胀气球的表面。

图解：矩阵扩张 在气球膨胀过程中，即使物体本身不做运动，它们仍然能渐行渐远。这些点并没有以某个中心为基准向外部扩张，因为它们是等价的！

现在，你们在气球上画一些点，然后开始吹气球(使气球逐渐膨胀)。实验开始了！

在这个过程中你会注意到，这些点相互远离的速度和它们之间的距离成正比，然而它们并不是真的在移动，而且没有一个点停留在扩张的中心，这就说明了很好的对称性。另外，“矩阵扩张”为我们提供了一个可验证的假说--我们可以据此得知那个曾经极其致密灼热的宇宙到底是什么样的。

图解：当我们望向太空的时候，看到的是早期宇宙遗留下来的热辐射。左图象征着我们现在宇宙的早期景象（从早期宇宙散发的光直至今日才到达我们这里）。我们在宇宙所处的位置并不特殊，每个点在宇宙中所经历的轨迹几近相同。

如果宇宙大爆炸是起始于某个点，则其间产生的光会走的很远，那样的话，我们看见的古老宇宙应该是极其空洞的，然而事实上并不是这样。

与此同时，哈勃和他在理论宇宙界的同僚们在测试新建的射电望远镜（名为号角天线“The Horn”）时发现了棘手的设备问题，他们想利用无线电波去观察恒星，于是在开始之前为了检测望远镜的噪音性能，他们将号角天线指向了天空中最为空旷的区域。然而，他们很快发现在整个天空的各个方向，都存在着性质相同、无法解释的讯号声音，而现在我们把造成这些声音的辐射称之为“宇宙微波背景”（CMB）。这便是宇宙中最老的事物了。

图解：号角天线 历史 上首次意外发现微波背景的射电望远镜。时至今日人们对于为什么这台望远镜叫做“号角天线”依旧不得而知。谜题就是这么得深奥到难以解释！

热辐射最初来自于极其炎热的早期宇宙，然而，仅仅用“炎热”去形容实在是低估了早期宇宙的温度。试着想象一团既不处于“红热化”也不处于“白热化”，而是处于“伽马射线热化”的一团火焰，这团火焰产生的光会造成放射。不过，由于矩阵扩张的影响，这些射线已经被“红移”太多而导致频率过低到难以被探测。

图解：光的频率、波长 由于宇宙扩张，光（在这里被看成波）被“伸展”开来。于是，光从一开始的高频率、短波长变成了低频率、长波长 （这种变化在微波上尤为明显）。

如果你把收音机调到一个接收不到信号的空频道，就可以听见沙沙声，而这个声音的一部分就是来自宇宙微波背景辐射的影响。

不幸的是，物质在极度高温下会逐渐离子化，而离子化的东西极易散射光，这也就是为什么大气电离层能够反射无线电波的原因。因此，宇宙微波背景--这个我们可见的最古老的事物--其实是源自于“光子退耦”（更多时候被称作“电子复合”）。“光子退耦”可以被简单理解为，当宇宙的温度冷却到物质处于非电离状态（光能穿过此物质）时，光子与物质发生退耦，之后不再与物质进行交互作用并能在宇宙中自由地直线穿行。“光子退耦”时期大约发生在宇宙大爆炸后四十万年。想想看，四十万年似乎很长很长，但实际上它不过占据了宇宙现在年纪的0.003%。

大部分宇宙大爆炸的证据都有点儿曲折复杂。比如说，描述宇宙形成过程的计算机模型如果以宇宙大爆炸作为起始点就演绎良好，然而用上其他条件参数就一点儿都行不通。

经过认真的分析（广义相对论的应用加上如今对于宇宙的细致观察），我们可以回溯到“光子退耦”时期之前，甚至追溯到宇宙大爆炸发生的那一刻。然而,有关宇宙诞生的真相依旧存在众多不确定性。作为一个物理学家，越是接近宇宙初始的真相，越是变得聒噪易怒。你会发现，找到一个否决宇宙大爆炸的宇宙学家，和找到两位意见完全统一的宇宙学家都是如此这般的让人压力山大！

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.Ask a Mathematician/Ask a Physicist-晦元诚之-The Physicist

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宇宙来源于一次大爆炸，这是物理学家们进行各种观测和科学的推论得出来的一个理论，但是这个理论即使成立，按照人类现有的观测手段和科学理论，对于大爆炸之前的事情，也是不可推论的。尽管如此，出于兴趣，我们还是可以对大爆炸的来源做一些无关紧要的假设?即使这些假设可能在科学上站不住脚跟，没有依据可言。

什么是大爆炸？

要搞清楚什么是大爆炸，我们首先要明白什么叫做宇宙。古人说：四面八方谓之宇，古往今来谓之宙。也就是说宇宙是时间和空间统一结合的一个整体，同时也包括了物质。明白了什么叫做宇宙，那么我们可以开始讨论大爆炸理论是怎样产生的，在过去，科学家观察太空中的恒星彼此的距离不断远离的，并且速度越来越快。根据这种现象追溯宇宙的起点，可以发现，在过去星星之间的距离是很近的，假设时间倒流到宇宙的起点，就推断出宇宙中所有的物质都汇集在一个无限小的奇点上。

宇宙在奇点状态时，一切的物理规则和理论都不存在，所以我们完全无法想象那是什么样的一种状态。但突然有一天，奇点像被刺破的一个气球，砰地一下迅速的绽开了，在短短几秒内就达到了数。

大爆炸可能来自哪里呢？

根据我个人有限的知识，我发现科学家们对奇点的描述和黑洞内那个奇点的描述出奇的一致。所以我们不妨脑洞一下吗，我们这个宇宙有没有可能是在一个黑洞内产生的呢？佛教里有芥子纳须弥这种说法，所以有没有可能，我们的宇宙其实在一个黑洞内，而这个黑洞外面还有更不可思议的宇宙。甚至这些黑洞和宇宙是彼此嵌套包容的，描述这种存在，可能就到了人类想象力的极限了。

因为我们的观察，所以我们知道宇宙存在，但要追求其源头，对于科学家来说，还道阻且长，有许多工作要做。也许人类永远都不能把宇宙中的秘密全部解开。

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