关于宇宙大爆炸，没有人亲眼目睹，那科学家又是怎么知道的？

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生活中很少有东西比宇宙的广阔无垠更能引起人们的好奇心和迷恋，纵观历史，从宗教学者、哲学家到现代作家和宇航员，每一个人都试图解释万物真正的起源。

当今科学界和学术界的主导学说是“宇宙大爆炸”学说，而鉴于有越来越多的证据证明这一不可思议的事件，许多人不再认为“大爆炸”是一种理论。然而，如果140亿年前没有人活着，我们怎么知道大爆炸是否真的发生了呢?

“大爆炸”简介

简单地说，大爆炸理论认为我们生活在一个不断膨胀的宇宙中，这个宇宙大约有140亿年的历史，在宇宙诞生的最初时刻，宇宙中的所有物质都从一个被称为奇点的无限密度点爆发出来。这种物质(亚原子粒子)是在宇宙形成的最初几微秒内形成的，当它向外膨胀时，需要数十万年的时间才能聚合。这些亚原子粒子形成了质子，这些质子由于引力而结合在一起形成简单的元素，最终形成了恒星、星系、小行星、星云、卫星、树木、河流以及宇宙中的所有其他物质。

图解：大爆炸的各个阶段(图片来源:tashalex / Fotolia)

“大爆炸”一词第一次被使用是在1949年的一次广播中，最初的意思是对该理论的批判(演讲者不同意“大爆炸”的概念，而是更喜欢宇宙的稳态理论)。然而，大爆炸的可观测证据早在几十年前就被发现了，阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)等天才也使之广为流传。由于它解释了宇宙中绝大多数观测到的现象，它已成为天文学领域的主流理论。

但是我们怎么知道呢?

宇宙越来越“膨胀”

有时，科学必须以退为进，发展理论来解释观察结果，而不是提出假设并加以检验。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，一种奇特的现象出现了——它们都在远离我们。这让我们相信，我们生活在一个不断膨胀的宇宙中，当你把时钟往回拨到最初的时候，就会发现，一切都是从一个单一的点开始的，从那个奇异的时刻(大爆炸)开始，一切都在向外膨胀。

膨胀的宇宙(图片来源:Phys.org)

我们知道宇宙中几乎所有的东西都在远离我们，这是由于那些天体的主导“红移”。从本质上讲，当一个物体远离我们(观察者)时，我们探测到的光波被拉伸得更大，使它们的颜色更红，而不是当一个物体向我们移动时变化那么大。

宇宙微波背景

当人类想到光时，它是一个相当狭窄的概念，因为可见光在整个光谱中只占很小的一部分。然而，其他形式的光，如x射线、红外光和微波，对天文学家和科学家研究宇宙和了解宇宙的历史是极其重要的。

图解：可观测宇宙的宇宙微波背景

在大爆炸的那一刻，大量的能量和物质被释放出来，用光充满了整个宇宙(最初是很小的)。在过去的138亿年里，光或多或少一直在膨胀和扩散，以一种统一的方式充满了宇宙。通常，当我们检测到光时，我们可以确定红移或蓝移(如上所述)，因为它来自一个固定的光源。然而，我们可以探测到强度相同、从各个方向发出的微波，这表明它们从一开始就存在。科学家们恰当地将其命名为“宇宙微波背景”。

宇宙膨胀和引力波

在大爆炸之后，一个被称为“宇宙膨胀”的时期理论上已经发生了。在宇宙历史的这段时间里，产生了引力波和密度波。自2015年9月24日LIGO首次探测到引力波以来，近几个月来引力波已经成为人们关注的焦点。

引力波本质上是时空结构中的波纹，是爱因斯坦狭义相对论的重要组成部分。随着我们探测引力波的能力的提高，我们有可能从大爆炸后的几秒钟就探测到现有的引力波。换句话说，我们的观测和证据继续支持大爆炸理论。

宇宙的成熟

现在的理论认为，最早的星系在大爆炸后大约10亿年形成，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。 随着时间的推移，恒星和整个星系都会死亡和燃尽，但它们的残余仍然可以被发现。 当我们观察宇宙中较老的区域时，相对于那些古老的星系和那些“年轻”的星系而言，我们会看到他它们基本的差异。

这表明宇宙仍在成熟和变化，回顾大爆炸年代就像翻阅年鉴一样，随着时间的推移，外观的变化非常明显。

还有什么谜团吗?

尽管过去一个世纪的许多观测和发现有助于支持大爆炸理论，但仍有一些方面让现代天文学家感到困惑。例如，暗能量和暗物质的作用还没有被完全理解，但人们怀疑它们与观测到的宇宙膨胀加速度有关。(是的，我们不仅向外扩张，而且还在加速)。

还有一些争论点，例如宇宙的形状和最终的命运。 我们会永远扩张，直到所有的能量都消耗殆尽（大冻结理论），还是我们会以“大坍塌”结束，宇宙中的所有物质最终都会回归到一个奇点，重新开始整个大爆炸过程？

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

我们可以肯定，关于大爆炸以及未来会有更多的问题，但我们每年都在寻找更多的答案。随着我们的技术不断进步，我们的观测也不断验证我么的理论，我们几乎不可能否认生命、宇宙和一切的起源……那么大爆炸就是有意义的!

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. sciabc-电梯战神丁青

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kusaclnw

宇宙还是这个宇宙！什么人都有！过去人对世界的认识是凭空想象！人类不断探索！人类不断进步！陆续认识宇宙！人类只有月亮有人到达！中国只有机器人到达月球背面！连太阳系都搞不懂！银河系只是通过仪器看到了影子！谈宇宙大爆炸！这些科学家不是输呆子！就是炸片饭！

光头人1

科学家最初没有见过原子，那他们为什么会知道原子内部的能量。宇宙大爆炸是基于引力红移，微波背景辐射及某些放射性元素的质子衰变等各种数据推测出来的，是最接近真相的科学推测

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大爆炸理论到了最后一定是停止膨胀，因为暗物质不足于支撑宇宙膨胀了，然后进入大塌缩，大塌缩的终点?就是奇点！然后又是大爆炸，周而复始，循环往复。

bonooll

科学家乱想的

alexcheung1987

不只是想象，而是列出一系列公式，这个公式即能描述现在宇宙能观察到的状态，又能预言一些未曾发现的天文现象（黑洞、暗能量、暗物质等），再由这些公式逆推以前宇宙最可能存在的状态。

⒉⒋K.蒓瘋孓

既然都在远离我们.为什么仙女座大星云在50万后和银河系相撞...

堪孤浩厝衷

宇宙本身就在运动中，宇宙的“边缘”没有尽头，就是给你一艘每秒运行30万公里的宇宙飞船，让你在“空间”走1万年，你也找不到宇宙的“边缘”

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猜想的，也不是凭空，根据已发现的现象规律推断的。如同福尔摩斯，没见过罪犯，根据蛛丝马迹抓到真凶

rockmanex

大家都知道，猜的呗，就因为他有名，才敢说，你说就没人信。