大爆炸是宇宙學的奠基石，但并非故事的全部。隨著科學家們不斷發現新奇的未知事物，他們對于這一宇宙理論的理解也不斷深入。然而，讓星系緊緊依附在一起的暗物質和導致宇宙加速膨脹的暗能量，卻是大爆炸理論迄今也沒法描述的最大未解之謎，而正是這些未解之謎，才是推動我們不斷探索和進步的“幕后英雄”。

 

宇宙大爆炸是宇宙學最重要的部分，被譽為宇宙學的奠基石。

20世紀初，天文學家埃德溫·哈勃和米爾頓·赫馬森發現，幾乎所有星系都在遠離我們，其中一些甚至以每秒幾十萬公里的速度遠離我們，這意味著整個宇宙正在膨脹。如果宇宙在膨脹，那么，過去的宇宙一定要比現在更小、更熱而且更稠密。如果追溯到足夠遙遠的過去，就會發現在一個時刻，宇宙中所有的物質都被擠成一個點，只能向外擴張，這個瞬間就是宇宙大爆炸——這就是我們所熟知的宇宙大爆炸模型。

然而，宇宙大爆炸究竟講述的是一個怎樣的故事？美國費米國家實驗室和斯坦福直線加速器中心聯合出版的《對稱》雜志近日揭示了鮮為人知的關于宇宙大爆炸的幾個事實。

 

爆炸在所有地方同時進行

 

人們普遍認為，宇宙大爆炸發生在一個點。雖然確實可觀測宇宙曾經是小到可以裝進你的手掌中，但宇宙大爆炸并非從一個點開始，而是開始于所有地方，也就是說，宇宙并沒有一個“起源”。

雖然有點違反常識，但所有證據都指向一個結論：大爆炸是在所有地方同時進行的。支持這一觀點的證據是壓倒性的，并且來自宇宙本身。基于對大尺度結構、星系團的分布、微波背景輻射等的一些觀測，科學家們發現了兩個重要的事實：在足夠大的尺度上，宇宙是均勻（宇宙各處的特性都一樣）且各向同性（每個方向看起來都一樣）的。

 

或未描述萬事萬物真正起源

 

從廣義上來說，“大爆炸”指的是宇宙膨脹以及炙熱的早期宇宙的理論，然而，有時候甚至科學家們都使用這個術語來描述時間中的某個時刻——彼時彼刻，萬事萬物濃縮于一個點——一般將其稱為“原初奇點”。可問題在于，我們既沒有觀察證據，也沒有理論來描述這一時刻。

原初奇點是我們觀測到的宇宙的起始點，但在此之前，宇宙發生了什么呢？是否還有其他事物或者事件發生呢？

回答這些問題的困難在于，在奇點之后出現的早期炙熱的宇宙，以及名為“暴脹（inflation）”的快速膨脹過程，徹底摧毀了大部分（如果不是所有）關于大爆炸以前的歷史信息。物理學家們一直在想方設法尋找更早期宇宙的信號，盡管我們目前沒有發現任何確定的“蛛絲馬跡”，但仍然不能排除這些信號。科學家們也為此提出了各種假說。

據國外媒體2012年報道，英國著名科學家羅杰·彭羅斯爵士稱，已經發現了宇宙大爆炸之前還存在另一個宇宙的證據。在對宇宙微波背景輻射的研究中，發現了神秘的同心圓現象，可以認為宇宙之前還有宇宙，并且提供了在前一個宇宙中所發生事件的痕跡。

 

揭示宇宙間氫氣和氦氣來源

 

“大爆炸核合成”的想法最初于1948年由俄羅斯科學家喬治·伽莫夫、美國天文學家拉爾夫·阿爾弗以及羅伯特·赫爾曼共同提出。他們通過計算得知，早期宇宙炙熱且稠密，使鋰、氫、氦和氘（重氫）等宇宙間最輕的元素，在宇宙誕生之后幾乎不到1秒鐘的時間內，就由原初的核反應過程形成；更重的元素，比如氧、鐵和鈾在恒星和超新星爆發內形成。

 

最好的證據是宇宙微波背景輻射

 

大爆炸最好的證據是宇宙微波背景輻射。宇宙學家們此前已經可以認定，我們的宇宙誕生于大約138億年前的一次大爆炸，時間與空間，一切自此開始。大爆炸后最初的一、二十萬年里，宇宙還處于嬰兒期，整個宇宙混沌一片，至少要到宇宙大爆炸之后38萬年，宇宙才冷卻到3000K（約為2726攝氏度）左右。這一溫度足以讓身處高度激發狀態的電子依附到原子核上并形成原子物質。這一過程制造出了無數位于可見光范圍內的光子，這些光子填滿了整個宇宙，使得整個宇宙變得透明。

隨著宇宙和空間本身不斷膨脹，這些光的波長被拉伸到微波范圍內，“搖身一變”成為宇宙創生時的“大閃光”——宇宙微波背景輻射。

1964年，美國射電天文學家阿諾·彭齊亞斯與羅伯特·威爾遜共同發現了宇宙微波背景輻射，這使得宇宙大爆炸理論成為宇宙學研究中被公認的理論基礎，他們也因此榮膺1978年的諾貝爾物理獎，微波背景輻射也成為支持宇宙大爆炸理論的重要證據之一。

自從宇宙微波背景輻射“現形”之后，科學家們開始使用各種太空設備，包括宇宙背景探險者衛星、威爾金森微波各向異性探測器，以及宇宙學家們此時此刻的“香餑餑”——由歐洲空間局發射的普朗克衛星來研究宇宙微波背景輻射，這些研究為科學家們提供了大量與早期宇宙和其最深層的結構有關的信息。

 

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大爆炸并非宇宙故事的全部

圖文簡介

宇宙大爆炸是宇宙學最重要的部分，被譽為宇宙學的奠基石。