宇宙大爆炸之谜

宇宙不是从来就有的，也不是永恒的，难道真是大爆炸产生的吗？人们不得而知。

早在1929年，美国物理和天文学家埃德温·哈勃（1889—1953年）作出了一个具有里程碑意义的发现，即不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。这说明，宇宙正在不断膨胀。这也意味着，早先星体相互之间更加靠近。事实上，大约在100亿～200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙无限紧密。

1950年前后，俄国天文学家乔治·伽莫夫（1904-1968年）第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸不是地球上常见的那种发生在一个确定的点，然后向四周空气传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开始就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其他粒子飞奔。

根据大爆炸宇宙论，早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体，温度极高，密度极大，并且以很大的速率膨胀着。这些气体在热平衡下有均匀的温度，这种温度是当时宇宙状态的重要标志，因而称宇宙温度。气体的绝热膨胀将使温度降低，使得原子核、原子乃至恒星系统得以相继出现。

持相反意见者认为，暴涨、暗物质和暗能量等是大爆炸理论所不能解释的。没有这些东西我们就会发现，在实际的天文学观测和大爆炸理论的预言之间，存在着直接的矛盾。这种不断求助于新的假设来填补理论与实践之间鸿沟的做法，在物理学的任何其他领域中是不能被接受的。

离开了暴涨之类的假设，大爆炸理论就无法解释实际观测中发现的，同质的、各向同性的宇宙背景辐射。因为那样的话，它就无法解释宇宙中相距遥远的各部分，何以会有着相同的温度并发出同量的微波辐射。而离开了暗物质，大爆炸理论的预言与宇宙中实际的物质密度就是矛盾的。暴涨所需的密度是核聚变所需的20倍，离开了暗能量，根据大爆炸理论计算出来的宇宙年龄就只有80亿年，这比银河系中许多恒星的年龄还要小几十亿岁。

在反对者不断质疑的同时，美国射电天文学家彭齐亚斯和苏格兰物理学家R·威尔逊发现了宇宙背景辐射，并通过研究证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。

20世纪，霍金又对于宇宙起源后10～43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释，从而为我们勾画出这样一部宇宙历史：

大爆炸开始于约137亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。

大爆炸后0.01秒温度为1000亿℃，光子、电子、中微子为主，质子、中子仅占十亿分之一，热平衡态，体积急剧膨胀，温度和密度不断下降。

大爆炸0.1秒后温度为300亿℃，中子、质子比从1.0下降到0.61。

大爆炸1秒后温度为100亿℃，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。

大爆炸13.8秒后温度为30亿℃，氢、氦类稳定原子核（化学元素）形成。

大爆炸35分钟后温度为3亿℃，原初核反应过程停止，尚不能形成中性原子。

大爆炸30万年后温度为3000℃，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。

然而，宇宙大爆炸理论至今仍然缺乏大量实验的支持，而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。

宇宙究竟是不是通过大爆炸而产生的呢？迄今为止还是一个谜。