轟然巨響，宇宙誕生之謎，眾多星系億萬年演變之跡。震撼人心的大爆炸理論，它為我們開啟了探尋宇宙誕生的種種猜想，並且與我們的觀測結果不謀而合。

那麼，大爆炸理論的真實性究竟有多大？難道宇宙自古就存在？那麼就讓我們先來看看宇宙中都有哪些存在？

夜幕降臨，漫天星辰閃爍，而在我們所處的銀河系中，則散佈著億萬顆恆星。但若藉助哈勃太空望遠鏡，我們會驚奇地發現，星系的海洋在宇宙的浩渺空間中蔓延。同時，我們還發展出了許多切實可行的技術來測量這些星系與我們的距離。

其中一個簡單而有效的方法便是哈勃本人所發現的，通過觀測星系中的單顆恆星來計算距離。

我們需要首先對恆星進行深入研究，理解它們是如何運作的！從新生的星體到各種變星，再到壯觀的超新星爆發，它們都擁有一個共通之處——內在的亮度和觀察到的亮度。因此，通過觀察一顆恆星的內在亮度和觀察到的亮度，我們就可以根據亮度與距離的關係計算出恆星與我們的距離。

另一個關鍵點是多普勒效應，向我們移動的物體發出的光會移向光譜的藍端，反之則移向紅端。通過測量星系的光譜線，我們可以判斷星系是在靠近我們還是在遠離我們，並瞭解其移動速度。

通過對星系距離與紅移關係的觀測，我們發現星系越遠，遠離我們的速度越快！或者說，越遠的星系紅移越大。哈勃本人當時並不清楚為何星系會相互遠離，但這個關係（即哈勃定律）現在我們知道，在宇宙的每個方向上，超過十億光年之外的星系都是適用的。這一發現足以否定一個永恆不變的宇宙模型。

那麼，究竟是什麼原因導致物體越遠，光的紅移越明顯呢？這一現象本身引出了多種可能的解釋，包括：

光隨著時間的推移而疲勞，失去能量；

宇宙在波動，週期性地膨脹和收縮，而我們恰逢膨脹期；

宇宙常數，比如光速或者萬有引力常數，隨時間變化；

宇宙穩定且均勻地膨脹，伴隨新的物質生成；

宇宙在高速旋轉，遠離我們的星系存在巨大且無法觀測的平移運動。

這些理論都預示著不同的現象，而這些現象原則上是可以通過觀察來驗證的，這有助於我們區分這些理論。但在20世紀40年代，伽莫夫和他的學生們阿爾弗和赫爾曼提出了一個與眾不同的理論。

伽莫夫的大爆炸模型，及其若干預測

伽莫夫的理論是，紅移是因為宇宙在膨脹，且曾經的膨脹速度更快！宇宙隨著時間的推移會冷卻、膨脹並減速。

與之前的理論一樣，伽莫夫的理論也帶來了一些驚人的預測。如果將時間回溯至過去，讓宇宙的密度和溫度逐漸升高，會發生什麼？

事實上，如果我們回溯得足夠遠，由於溫度過高，宇宙無法形成穩定的中性原子！但在一個膨脹的宇宙中，那些曾經使原子電離的輻射，現在應該溫度極低，並在宇宙空間中均勻分佈，這些輻射的波長會紅移到微波波段。而且，這些殘餘的輻射應該擁有一種非常特殊的光譜類型，即黑體輻射譜。

儘管在20世紀40年代觀測手段尚顯落後，但伽莫夫的預測並未就此停步！

說到單個原子，那麼單個原子核呢？在某種程度上，隨著溫度上升，原子核也會被輻射能量炸開，在這樣的高溫下，宇宙無法形成比單個質子、中子或電子更為複雜的結構！

但我們必須牢記，宇宙一直在膨脹並冷卻，在某個時刻，隨著溫度降低，宇宙邁出了第一步：質子和中子結合，生成了氘。也可以理解為，在適當的溫度和密度下，宇宙在某個時段內進行了簡單的核聚變，通過添加質子和中子來製造更重的元素！

也許，宇宙中各種元素就是這樣誕生的！

事實上，關於宇宙模型的真相，包括大爆炸理論在內的多個對立理論，曾有一段時間被科學家們認真考慮過。因為理論是預測可能發生的事件的工具，但一個理論是否正確必須依靠觀察和實驗的數據來支援，這些數據可以幫助我們確定哪些理論是最好的和最有效的！

1964年，一些理論開始走向終結。為什麼？驗證預測的時刻到了。

阿諾·彭齊亞斯和鮑勃·威爾遜在貝爾實驗室工作，他們使用喇叭天線來研究宇宙中的微波輻射。他們發現，儘管銀河系平面上有一些特殊的微波輻射，但整個天空都瀰漫著低溫的雜訊，即使他們清理了天線口的大量鳥糞，趕走了附近的鳥，這些低溫雜訊依然存在。

事實上，他們對遍佈全天空的低溫雜訊感到困惑，並不知道其成因。這正是伽莫夫預言的宇宙大爆炸留下的餘暉。但是這個輻射的光譜如何呢？直到20世紀90年代的COBE任務、以及隨後的WMAP和普朗克巡天計劃中，通過對微波輻射的精確測量，人們才真正得到了確鑿的驗證！

大爆炸以其令人難以置信的、無可爭辯的精確性，預言了遍佈全天空、分佈均勻的宇宙微波輻射！

那麼關於輕元素豐度的預言呢？我們預計大爆炸會形成一個主要由大約75%的氫、23%的氦、少量的氘、氦-3和極少量的鋰組成的宇宙。在微波輻射的光譜中，我們看到了什麼？

大爆炸理論在20世紀40年代剛剛成形，但它的預測能力與觀測結果非常吻合！根據廣義相對論，我們可以將各種奇異物質添加到宇宙的大規模結構中，例如：磁單極子、宇宙弦、磁疇壁、宇宙常數、中微子、暗物質、暗能量、空間曲率，以及原子和光子。所有這些物質在大規模結構中會產生截然不同的觀測現象。

通過微波背景輻射的波動。我們發現，宇宙初期存在一些暗物質，有宇宙常數，少量的中微子，其餘的主要是原子和光子。這與大爆炸理論的預測相符。

難道大爆炸的初始條件不需要微調就能得到一個充滿這麼多物質的宇宙？意味著宇宙中的物質從何而來？

解決方案是宇宙暴漲理論，它能夠引發大爆炸。

大爆炸理論是迄今為止最成功的宇宙理論。其他所有的理論都在途中敗下陣來，包括光的疲勞理論，霍伊爾的穩態理論，以及阿爾文的等離子宇宙學。

謹慎地說，如果給出一個概率，從宇宙的誕生至今，大爆炸有99.9%的可能性是正確的。這就是為什麼我們真心相信，一切皆始於那個驚天動地的巨響！