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宇宙大爆炸假說
宇宙大爆炸(Big Bang)僅僅是一種學說，是根據天文觀測研究后得到的一種設想。 大約在150億年前，宇宙所有的物質都高度密集在一點，有著極高的溫度，因而發生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物質開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。大爆炸的整個過程是復雜的，現在只能從理論研究的基礎上描繪過去遠古的宇宙發展史。在這150億年中先后誕生了星系團、星系、我們的銀河系、恒星、太陽系、行星、衛星等?，F在我們看見的和看不見的一切天體和宇宙物質，形成了當今的宇宙形態，人類就是在這一宇宙演變中誕生的。
宇宙大爆炸(Big Bang)僅僅是一種學說，是根據天文觀測研究后得到的一種設想。 大約在150億年前，宇宙所有的物質都高度密集在一點，有著極高的溫度，因而發生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物質開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。大爆炸的整個過程是復雜的，現在只能從理論研究的基礎上描繪過去遠古的宇宙發展史。在這150億年中先后誕生了星系團、星系、我們的銀河系、恒星、太陽系、行星、衛星等。現在我們看見的和看不見的一切天體和宇宙物質，形成了當今的宇宙形態，人類就是在這一宇宙演變中誕生的。
【觀點提出過程】
人們是怎樣能推測出曾經可能有過宇宙大爆炸呢？這就要依賴天文學的觀測和研究。我們的太陽只是銀河系中的一兩千億個恒星中的一個。像我們銀河系同類的恒星系 —— 河外星系還有千千萬萬。從觀測中發現了那些遙遠的星系都在遠離我們而去，離我們越遠的星系，飛奔的速度越快，因而形成了膨脹的宇宙。
對此，人們開始反思，如果把這些向四面八方遠離中的星系運動倒過來看，它們可能當初是從同一源頭發射出去的，是不是在宇宙之初發生過一次難以想像的宇宙大爆炸呢？后來又觀測到了充滿宇宙的微波背景輻射，就是說大約在150億年前宇宙大爆炸所產生的余波雖然是微弱的但確實存在。這一發現對宇宙大爆炸是個有力的支持。
宇宙大爆炸理論是現代宇宙學的一個主要流派，它能較滿意地解釋宇宙學的一些根本問題。宇宙大爆炸理論雖然在20世紀40年代才提出，但20年代以來就有了萌芽。20年代時，若干天文學者均觀測到，許多河外星系的光譜線與地球上同種元素的譜線相比，都有波長變化，即紅移現象。
到了1929年，美國天文學家哈勃總結出星系譜線紅移星與星系同地球之間的距離成正比的規律。他在理論中指出：如果認為譜線紅移是多普勒效果的結果，則意味著河外星系都在離開我們向遠方退行，而且距離越遠的星系遠離我們的速度越快。這正是一幅宇宙膨脹的圖像。
1932年勒梅特首次提出了現代宇宙大爆炸理論：整個宇宙最初聚集在一個“原始原子”中，后來發生了大爆炸，碎片向四面八方散開，形成了我們的宇宙。美籍俄國天體物理學家伽莫夫第一次將廣義相對論融入到宇宙理論中，提出了熱大爆炸宇宙學模型：宇宙開始于高溫、高密度的原始物質，最初的溫度超過幾十億度，隨著溫度的繼續下降，宇宙開始膨脹。
大爆炸理論是關于宇宙形成的最有影響的一種學說，大爆炸理論誕生于20世紀20年代，在40年代得到補充和發展，但一直寂寂無聞。 40年代美國天體物理學家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理論。該理論認為，宇宙在遙遠的過去曾處于一種極度高溫和極大密度的狀態，這種狀態被形象地稱為“原始火球”。所謂原始火球也就是一個無限小的點，現在的宇宙仍會繼續膨脹，也就是無限大，有可能宇宙爆炸的能量散發到極限的時候，宇宙又會變成一個原始火焰即無限小的點以后，火球爆炸，宇宙就開始膨脹，物質密度逐漸變稀，溫度也逐漸降低，直到今天的狀態。這個理論能自然地說明河外天體的譜線紅移現象，也能圓滿地解釋許多天體物理學問題。直到50年代，人們才開始廣泛注意這個理論。
60年代，彭齊亞斯和威爾遜發現了宇宙大爆炸理論的新的有力證據，他們發現了宇宙背景輻射，后來他們證實宇宙背景輻射是宇宙大爆炸時留下的遺跡，從而為宇宙大爆炸理論提供了重要的依據。他們也因此獲1978年諾貝爾物理學獎。
20世紀科學的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的體現。他對于宇宙起源后10-43秒以來的宇宙演化圖景作了清晰的闡釋. 宇宙的起源：最初是比原子還要小的奇點，然后是大爆炸，通過大爆炸的能量形成了一些基本粒子，這些粒子在能量的作用下，逐漸形成了宇宙中的各種物質。至此，大爆炸宇宙模型成為最有說服力的宇宙圖景理論。然而，至今宇宙大爆炸理論仍然缺乏大量實驗的支持，而且我們尚不知曉宇宙開始爆炸和爆炸前的圖景。
【理論觀點】
大爆炸理論的主要觀點是認為我們的宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個時期里，宇宙體系并不是靜止的，而是在不斷地膨脹，使物質密度從密到稀地演化。這一從熱到冷、從密到稀的過程如同一次規模巨大的爆發。根據大爆炸宇宙學的觀點，大爆炸的整個過程是：在宇宙的早期，溫度極高，在100億度以上。物質密度也相當大，整個宇宙體系達到平衡。宇宙間只有中子、質子、電子、光子和中微子等一些基本粒子形態的物質。但是因為整個體系在不斷膨脹，結果溫度很快下降。當溫度降到10億度左右時，中子開始失去自由存在的條件，它要么發生衰變，要么與質子結合成重氫、氦等元素；化學元素就是從這一時期開始形成的。溫度進一步下降到100萬度后，早期形成化學元素的過程結束（見元素合成理論）。宇宙間的物質主要是質子、電子、光子和一些比較輕的原子核。當溫度降到幾千度時，輻射減退，宇宙間主要是氣態物質，氣體逐漸凝聚成氣云，再進一步形成各種各樣的恒星體系，成為我們今天看到的宇宙。
從1948年伽莫夫建立熱大爆炸的觀念以來，通過幾十年的努力，宇宙學家們為我們勾畫出這樣一部宇宙歷史：
大爆炸開始時 150－200億年前，極小體積，極高密度，極高溫度。
大爆炸后10-43秒 宇宙從量子背景出現。
大爆炸后10-35秒 同一場分解為強力、電弱力和引力。
大爆炸后10-5秒 10萬億度，質子和中子形成。
大爆炸后0.01秒 1000億度，光子、電子、中微子為主，質子中子僅占10億分之一，熱平衡態，體系急劇膨脹，溫度和密度不斷下降。
大爆炸后0.1秒后 300億度，中子質子比從1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后 100億度，中微子向外逃逸，正負電子湮沒反應出現，核力尚不足束縛中子和質子。
大爆炸后13.8秒后 30億度，氘、氦類穩定原子核（化學元素）形成。
大爆炸后35分鐘后 3億度，核過程停止，尚不能形成中性原子。
大爆炸后30萬年后 3000度，化學結合作用使中性原子形成，宇宙主要成分為氣態物質，并逐步在自引力作用下凝聚成密度較高的氣體云塊，直至恒星和恒星系統。
大爆炸宇宙模型（big-bang model）
一種廣為認可的宇宙演化理論。其要點是，宇宙是從溫度和密度都極高的狀態中由一次“大爆炸”產生的。時間至少發生在100億年前。這種模型基于兩個假設：第一是愛因斯坦提出的，能正確描述宇宙物質的引力作用的廣義相對論；第二是所謂宇宙學原理，即宇宙中的觀測者所看到的事物既同觀測的方向無關也同所處的位置無關。這個原理只適用于宇宙的大尺度上，而它也意味著宇宙是無邊的。因此，宇宙的大爆炸源不是發生在空間的某一點，而是發生在同一時間的整個空間內。有這兩個假設，就能計算出宇宙從某一確定時間（稱為普朗克時間）起始的歷史，而在此之前，何種物理規律在起作用至今還不清楚。宇宙從那時起迅速膨脹，使密度和溫度從原來極高的狀態降下來，緊接著，預示質子衰變的一些過程也使物質的數量遠超過反物質，如同我們今天所看到的一樣。許多基本粒子在這一階段也可能出現。過了幾秒鐘，宇宙溫度就降低到能形成某些原子核。這一理論還預言能形成一定數量的氫、氦和鋰的核素，豐度同今天所看到的一致。大約再過100萬年后，宇宙進一步冷卻，開始形成原子，而充滿宇宙中的輻射則在宇宙空間自由傳播。這種輻射稱為宇宙微波背景輻射，它已經被觀測所證實。除了原始物質和輻射外大爆炸理論還預言，現在宇宙中應充滿中微子，它們是無質量或無電荷的基本粒子?，F在科學家們正在努力找尋這種物質。

大爆炸模型能統一地說明以下幾個觀測事實：
（a）理論主張所有恒星都是在溫度下降后產生的，因而任何天體的年齡都應比自溫度下降至今天這一段時間為短，即應小于200億年。各種天體年齡的測量證明了這一點。
（b）觀測到河外天體有系統性的譜線紅移，而且紅移與距離大體成正比。如果用多普勒效應來解釋，那么紅移就是宇宙膨脹的反映。
（c）在各種不同天體上，氦豐度相當大，而且大都是30%。用恒星核反應機制不足以說明為什么有如此多的氦。而根據大爆炸理論，早期溫度很高，產生氦的效率也很高，則可以說明這一事實。
（d）根據宇宙膨脹速度以及氦豐度等，可以具體計算宇宙每一歷史時期的溫度。
按照大爆炸理論，宇宙是150億年前從一個極小的點誕生的，從那里誕生了時間和空間、質量和能量，從而由物質小微粒聚集成大團的物質，最終形成星系、恒星和行星等。在大爆炸發生前，宇宙中沒有物質，沒有能量，甚至沒有生命。
但是，大爆炸理論無法回答現在的宇宙在大爆炸發生之前到底是什么樣，或者說發生這次大爆炸的原因是什么？按照大爆炸理論，宇宙沒有開端。它只是一個循環不斷的過程，從大爆炸到黑洞的周而復始，便是宇宙創生與毀滅并再創生的過程。
這只是一個設想，并不是一個完美的理論。
【論據】
大爆炸理論雖然并不成熟，但是仍然是主流的宇宙形成理論的關鍵就在于目前有一些證據支持大爆炸理論，比較傳統的證據如下所示：
（a）紅位移
從地球的任何方向看去，遙遠的星系都在離開我們而去，故可以推出宇宙在膨脹，且離我們越遠的星系，遠離的速度越快。
（b）哈勃定律
哈勃定律就是一個關于星系之間相互遠離速度和距離的確定的關系式。仍然是說明宇宙的運動和膨脹。
V＝H×D
其中，V（Km/sec）是遠離速度；H（Km/sec/Mpc）是哈勃常數，為50；D（Mpc）是星系距離。1Mpc＝3.26百萬光年。
（c）氫與氦的豐存度
由模型預測出氫占25％，氦占75％，已經由試驗證實。
（d）微量元素的豐存度
對這些微量元素，在模型中所推測的豐存度與實測的相同。
（e）3K的宇宙背景輻射
根據大爆炸學說，宇宙因膨脹而冷卻，現今的宇宙中仍然應該存在當時產生的輻射余燼，1965年，3K的背景輻射被測得。
（f）背景輻射的微量不均勻
證明宇宙最初的狀態并不均勻，所以才有現在的宇宙和現在星系和星團的產生。
（g）宇宙大爆炸理論的新證據
在2000年12月份的英國《自然》雜志上，科學家們稱他們又發現了新的證據，可以用來證實宇宙大爆炸理論。
長期以來，一直有一種理論認為宇宙最初是一個質量極大，體積極小，溫度極高的點，然后這個點發生了爆炸，隨著體積的膨脹，溫度不斷降低。至今，宇宙中還有大爆炸初期殘留的稱為“宇宙背景輻射”的宇宙射線。
科學家們在分析了宇宙中一個遙遠的氣體云在數十億年前從一個類星體中吸收的光線后發現，其溫度確實比現在的宇宙溫度要高。他們發現，背景溫度約為-263. 89攝氏度，比現在測量的-273.33的宇宙溫度要高。
雖然已有上述證據存在，但是宇宙是否起源于大爆炸學說，仍然缺乏足夠多的令人信服的證據。
【反大爆炸論者的聲音】
一封《致科學界的公開信》得到了34位科學家和工程師的簽名，于2004年5月22日發表于英國的《新科學家》（NeW Scientist）雜志。我們將它翻譯過來，目的是讓讀者對大爆炸理論的人的論據有所了解。這封公開信被貼到網上后，又得到了185位科學家的網絡簽名（現在已四百多人了）：
如今，大爆炸理論越來越多地以一些假設，一些從未被實證觀察的東西作為自己的論據：暴脹、暗物質和暗能量等就是其中最令人震驚的一些例子。沒有這些東西，我們就會發現，在實際的天文學觀測和大爆炸理論的預言之間存在著直接的矛盾。這種不斷求助于新的假設來填補理論與實現之間鴻溝的做法，在物理學的任何其他領域中都是不可能被接受的。這至少反映出這一來歷不明的理論在有效性方面是存在著嚴重問題的。
然而，沒能這些牽強的因素，大爆炸理論就無法生存。離開了暴脹之類的假設，大爆炸理論就無法解釋實際觀測中發現的同質的、各向同懷的宇宙背景輻射。因為那樣的話，它就無法解釋宇宙中相距遙遠的各部分何以會有著相同的濕度并發出同量的微波輻射。離開了那種與我們20多年來辛苦努力在地球上觀察到所有物質都格格不入的所謂暗物質，大爆炸理論的預言與宇宙中實際的物質密度就完全是矛盾的。暴脹所需的密度是核聚變所需的20倍，這也許可以作為大爆炸理論中較輕元素來源的一個理論解釋吧。而離開了暗能量，根據大爆炸理論計算出來的宇宙年齡就只有80億年，這甚至比我們所在的這個星系中許多恒星的年齡還要小幾十億歲。
更重要的是，大爆炸理論從來沒有任何量化的預言得到過實際觀測的驗證。該理論捍衛者們所宣稱的成功，統統歸功于它擅長在事后迎合實際觀測的結果，它不斷地在增補可調整的參數，就像托勒玫（Ptol m e）的地心說總是需要借助本輪和均輪來自圓其說一樣，其實，大爆炸論并不是理解宇宙歷史的唯一方式?！入x子宇宙論‘和’穩恒態宇宙模型論’都是對這樣一個持續演化著的宇宙的假設，它們認為宇宙既無始也無終。這些模型，以及其他一些觀點，也都能解釋宇宙的基本現象，如較輕元素在宇宙中所占的比重、宇宙背景輻射以及遙遠星系譜線紅移量隨著距離增加等問題，它們的一些預言還甚至得到過實際觀測的驗證，而這是大爆炸理論從未做到過的。大爆炸論的支持者們強辯說這些理論不能解釋觀測到的所有天文現象。但這并沒有什么奇怪的，因為它們的發展嚴重缺乏經費的支持。實際上，直到今天，這樣一些疑問和替代理論都還不能被拿出來進行自由的辯論和檢驗。絕大多數的研討會都在隨波逐流，并不允許研究者們進行完全公開的觀點交流。理查德·費曼（Richard Feynman）說過，‘科學就是懷疑的文化’，而在今天的宇宙學領域，懷疑和異見得不到容忍，年輕學者們即使對大爆炸這一標準模型有任何否定的想法也不敢表達。懷疑大爆炸論的學者如果把自己的疑問說出來就會失去經費資助。連實際的觀測結果也要被篩選，要依據其能否支持大爆炸理論的標準來篩選。這樣一來，所有不合標準的數據，比如譜線紅移、鋰元素和氦元素在宇宙中所占的比例、星系的分布等，都被忽視甚至歪曲。這反映出了一種日益膨脹的教條主義，完全不合乎自由的科學研究精神。如今在宇宙學研究領域，幾乎所有的經費和實驗資源都被分配給以大爆炸理論為課題的項目。科研經費來源有限，而所有主管經費分配的評審委員會都被大爆炸論的支持者們把持著。結果就造成了大爆炸理論掌握該領域的全面主導地位，這一局面與該理論在科學上的有效性毫無關系。只資助從屬于大爆炸論的課題，這種做法抹殺了科學方法的一個基本原則：就是必須持續不斷地用實際觀察來對理論加以檢驗的原則。這樣一種束縛使任何探討都無法進行，也使任何研究都無法進行，為了治療這一頑癥，我們呼吁資助宇宙學研究的機構將相當部分的經費留給那些替代性理論的研究課題，留給那些與大爆炸理論存在矛盾的實證觀測。為避免經費分配不公的問題，掌管經費分配的評審委員會可以由非宇宙學領域的天文學家和物理學家組成。將經費公平地分配給針對大爆炸理論有效性進行的研究項目，以及其替代性理論的研究項目，這將能使我們以科學的方式找到關于宇宙歷史演變的最可信的模型。

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