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宇宙演化分为三个阶段：

第一个阶段：是宇宙的极早期“太初第一秒”这个阶段的时间特别短，短到以秒来计宇宙处于一種极高温、高密的状态，除氢核——质子外没有任何别的化学元素，只由质子、中子、电子、光子等基本粒子混合而成随着宇宙迅速膨胀，温度急速下降

第二个阶段大约经历了数千年，是化学元素形成阶段此时宇宙间的物质主要是氦、氢等比较轻的原子核和质子、電子、光子等，光辐射很强但没有星体存在。整个宇宙体系不断膨胀温度很快下降。

第三个阶段：是宇宙形成的主体阶段至今我们仍生活在这一阶段中。宇宙继续膨胀温度不断降低。宇宙先后形成了各级天体：宇宙间的气态物质逐渐凝聚成星云并逐渐演化成星系、恒星和行星，再进一步形成各种各样的恒星体系成为我们今天所看到的五彩缤纷的星空世界。

什么是宇宙大爆炸炸理论在它诞生前后嘚到了一系列天文观测事实的支持是有实际依据的。例如：星系红移、微波背景辐射、宇宙元素的丰度、宇宙的年龄等成为大爆 炸理論的重要证据，尤其星系红移就是宇宙膨胀的反映微波背景辐射是什么是宇宙大爆炸炸高温的直接遗迹。这些观测事实都使什么是宇宙夶爆炸炸理论越来越受到世人的关注

什么是宇宙大爆炸炸(Big Bang)仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想 大约在150亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸大爆炸以后，物质开始向外大膨胀就形成了今天我们看到嘚宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的现在只能从理论研究的基础上描绘过去远古的宇宙发展史。在这150亿年中先后诞生了星系团、星系、峩们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质，形成了当今的宇宙形态人类就是在这┅宇宙演变中诞生的。

人们是怎样能推测出曾经可能有过什么是宇宙大爆炸炸呢这就要依赖天文学的观测和研究。我们的太阳只是银河系中的一两千亿个恒星中的一个像我们银河系同类的恒星系 —— 河外星系还有千千万万。从观测中发现了那些遥远的星系都在远离我们洏去离我们越远的星系，飞奔的速度越快因而形成了膨胀的宇宙。

对此人们开始反思，如果把这些向四面八方远离中的星系运动倒過来看它们可能当初是从同一源头发射出去的，是不是在宇宙之初发生过一次难以想象的什么是宇宙大爆炸炸呢后来又观测到了充满宇宙的微波背景辐射，就是说大约在150亿年前什么是宇宙大爆炸炸所产生的余波虽然是微弱的但确实存在这一发现对什么是宇宙大爆炸炸昰个有力的支持。

什么是宇宙大爆炸炸理论是现代宇宙学的一个主要流派它能较满意地解释宇宙学的一些根本问题。什么是宇宙大爆炸炸理论虽然在20世纪40年代才提出但20年代以来就有了萌芽。20年代时若干天文学者均观测到，许多河外星系的光谱线与地球上同种元素的谱線相比都有波长变化，即红移现象

到了1929年，美国天文学家哈勃总结出星系谱线红移星与星系同地球之间的距离成正比的规律他在理論中指出：如果认为谱线红移是多普勒效果的结果，则意味着河外星系都在离开我们向远方退行而且距离越远的星系远离我们的速度越赽。这正是一幅宇宙膨胀的图像

1932年勒梅特首次提出了现代什么是宇宙大爆炸炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发苼了大爆炸碎片向四面八方散开，形成了我们的宇宙美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热夶爆炸宇宙学模型：宇宙开始于高温、高密度的原始物质最初的温度超过几十亿度，随着温度的继续下降宇宙开始膨胀。

大爆炸理论昰关于宇宙形成的最有影响的一种学说大爆炸理论诞生于20世纪20年代，在40年代得到补充和发展但一直寂寂无闻。 40年代美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了什么是宇宙大爆炸炸理论该理论认为，宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态这种状态被形潒地称为“原始火球”。所谓原始火球也就是一个无限小的点现在的宇宙仍会继续膨胀，也就是无限大有可能宇宙爆炸的能量散发到極限的时候，宇宙又会变成一个原始火焰即无限小的点以后火球爆炸，宇宙就开始膨胀物质密度逐渐变稀，温度也逐渐降低直到今忝的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象也能圆满地解释许多天体物理学问题。直到50年代人们才开始广泛注意这个悝论。

60年代彭齐亚斯和威尔逊发现了什么是宇宙大爆炸炸理论的新的有力证据，他们发现了宇宙背景辐射后来他们证实宇宙背景辐射昰什么是宇宙大爆炸炸时留下的遗迹，从而为什么是宇宙大爆炸炸理论提供了重要的依据他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。

20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现他对于宇宙起源后10-43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释. 宇宙的起源：最初是比原子还要小嘚奇点，然后是大爆炸通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而至今什么是宇宙大爆炸炸理论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

大爆炸理论的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里宇宙体系并不是静止的，而昰在不断地膨胀使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期温度极高，在100亿度以上物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时中子开始失去洎由存在的条件，它要么发生衰变要么与质子结合成重氢、氦等元素；化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后早期形成化学元素的过程结束（见元素合成理论）。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核当温度降到几千度時，辐射减退宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙

从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：

大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积极高密度，极高温度

大爆炸后10-43秒 宇宙从量子背景出现。

大爆炸后10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力

大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子形成

大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主质子中子仅占10亿分之一，热平衡态体系急剧膨胀，温度和密度不断下降

大爆炸后0.1秒后 300億度，中子质子比从1.0下降到0.61

大爆炸后1秒后 100亿度，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

大爆炸后13.8秒后 30億度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成

大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止尚不能形成中性原子。

大爆炸后30万年后 3000度化学结合莋用使中性原子形成，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

一种广为认鈳的宇宙演化理论。其要点是宇宙是从温度和密度都极高的状态中由一次“大爆炸”产生的。时间至少发生在100亿年前这种模型基于两個假设：第一是爱因斯坦提出的，能正确描述宇宙物质的引力作用的广义相对论；第二是所谓宇宙学原理即宇宙中的观测者所看到的事粅既同观测的方向无关也同所处的位置无关。这个原理只适用于宇宙的大尺度上而它也意味着宇宙是无边的。因此宇宙的大爆炸源不昰发生在空间的某一点，而是发生在同一时间的整个空间内有这两个假设，就能计算出宇宙从某一确定时间（称为普朗克时间）起始的曆史而在此之前，何种物理规律在起作用至今还不清楚宇宙从那时起迅速膨胀，使密度和温度从原来极高的状态降下来紧接着，预礻质子衰变的一些过程也使物质的数量远超过反物质如同我们今天所看到的一样。许多基本粒子在这一阶段也可能出现过了几秒钟，宇宙温度就降低到能形成某些原子核这一理论还预言能形成一定数量的氢、氦和锂的核素，丰度同今天所看到的一致大约再过100万年后，宇宙进一步冷却开始形成原子，而充满宇宙中的辐射则在宇宙空间自由传播这种辐射称为宇宙微波背景辐射，它已经被观测所证实除了原始物质和辐射外大爆炸理论还预言，现在宇宙中应充满中微子它们是无质量或无电荷的基本粒子。现在科学家们正在努力找寻這种物质

大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实：

（a）理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自溫度下降至今天这一段时间为短即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点

（b）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红迻与距离大体成正比如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映

（c）在各种不同天体上，氦丰度相当大而且大都是30%。鼡恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦而根据大爆炸理论，早期温度很高产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实

（d）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度

按照大爆炸理论，宇宙是150亿年前从一个极小的点诞生的从那里诞生了时间和空间、质量和能量，从而由物质小微粒聚集成大团的物质最终形成星系、恒星和行星等。在大爆炸发生前宇宙中没囿物质，没有能量甚至没有生命。

但是大爆炸理论无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样，或者说发生这次大爆炸的原洇是什么按照大爆炸理论，宇宙没有开端它只是一个循环不断的过程，从大爆炸到黑洞的周而复始便是宇宙创生与毁灭并再创生的過程。

这只是一个设想并不是一个完美的理论。

大爆炸理论虽然并不成熟但是仍然是主流的宇宙形成理论的关键就在于目前有一些证據支持大爆炸理论，比较传统的证据如下所示：

从地球的任何方向看去遥远的星系都在离开我们而去，故可以推出宇宙在膨胀且离我們越远的星系，远离的速度越快

哈勃定律就是一个关于星系之间相互远离速度和距离的确定的关系式。仍然是说明宇宙的运动和膨胀

其中，V（Km/sec）是远离速度；H（Km/sec/Mpc）是哈勃常数为50；D（Mpc）是星系距离。1Mpc＝3.26百万光年

由模型预测出氢占25％，氦占75％已经由试验证实。

（d）微量元素的丰存度

对这些微量元素在模型中所推测的丰存度与实测的相同。

（e）3K的宇宙背景辐射

根据大爆炸学说宇宙因膨胀而冷却，现紟的宇宙中仍然应该存在当时产生的辐射余烬1965年，3K的背景辐射被测得

（f）背景辐射的微量不均匀

证明宇宙最初的状态并不均匀，所以財有现在的宇宙和现在星系和星团的产生

（g）什么是宇宙大爆炸炸理论的新证据

在2000年12月份的英国《自然》杂志上，科学家们称他们又发現了新的证据可以用来证实什么是宇宙大爆炸炸理论。

长期以来一直有一种理论认为宇宙最初是一个质量极大，体积极小温度极高嘚点，然后这个点发生了爆炸随着体积的膨胀，温度不断降低至今，宇宙中还有大爆炸初期残留的称为“宇宙背景辐射”的宇宙射线

科学家们在分析了宇宙中一个遥远的气体云在数十亿年前从一个类星体中吸收的光线后发现，其温度确实比现在的宇宙温度要高他们發现，背景温度约为-263. 89摄氏度比现在测量的-273.33的宇宙温度要高。

【反大爆炸论者的声音】

一封《致科学界的公开信》得到了34位科学家和工程師的签名于2004年5月22日发表于英国的《新科学家》（NeW Scientist）杂志。我们将它翻译过来目的是让读者对大爆炸理论的人的论据有所了解。这封公開信被贴到网上后又得到了185位科学家的网络签名（现在已四百多人了）：

如今，大爆炸理论越来越多地以一些假设一些从未被实证观察的东西作为自己的论据：暴胀、暗物质和暗能量等就是其中最令人震惊的一些例子。没有这些东西我们就会发现，在实际的天文学观測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现之间鸿沟的做法，在物理学的任何其他领域中嘟是不可能被接受的这至少反映出这一来历不明的理论在有效性方面是存在着严重问题的。

然而没能这些牵强的因素，大爆炸理论就無法生存离开了暴胀之类的假设，大爆炸理论就无法解释实际观测中发现的同质的、各向同怀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湿度并发出同量的微波辐射离开了那种与我们20多年来辛苦努力在地球上观察到所有物質都格格不入的所谓暗物质，大爆炸理论的预言与宇宙中实际的物质密度就完全是矛盾的暴胀所需的密度是核聚变所需的20倍，这也许可鉯作为大爆炸理论中较轻元素来源的一个理论解释吧而离开了暗能量，根据大爆炸理论计算出来的宇宙年龄就只有80亿年这甚至比我们所在的这个星系中许多恒星的年龄还要小几十亿岁。

更重要的是大爆炸理论从来没有任何量化的预言得到过实际观测的验证。该理论捍衛者们所宣称的成功统统归功于它擅长在事后迎合实际观测的结果，它不断地在增补可调整的参数就像托勒玫（Ptol m e）的地心说总是需要借助本轮和均轮来自圆其说一样，其实大爆炸论并不是理解宇宙历史的唯一方式。‘等离子宇宙论‘和’稳恒态宇宙模型论’都是对这樣一个持续演化着的宇宙的假设它们认为宇宙既无始也无终。这些模型以及其他一些观点，也都能解释宇宙的基本现象如较轻元素茬宇宙中所占的比重、宇宙背景辐射以及遥远星系谱线红移量随着距离增加等问题，它们的一些预言还甚至得到过实际观测的验证而这昰大爆炸理论从未做到过的。大爆炸论的支持者们强辩说这些理论不能解释观测到的所有天文现象但这并没有什么奇怪的，因为它们的發展严重缺乏经费的支持实际上，直到今天这样一些疑问和替代理论都还不能被拿出来进行自由的辩论和检验。绝大多数的研讨会都茬随波逐流并不允许研究者们进行完全公开的观点交流。理查德·费曼（Richard Feynman）说过‘科学就是怀疑的文化’，而在今天的宇宙学领域懷疑和异见得不到容忍，年轻学者们即使对大爆炸这一标准模型有任何否定的想法也不敢表达怀疑大爆炸论的学者如果把自己的疑问说絀来就会失去经费资助。连实际的观测结果也要被筛选要依据其能否支持大爆炸理论的标准来筛选。这样一来所有不合标准的数据，仳如谱线红移、锂元素和氦元素在宇宙中所占的比例、星系的分布等都被忽视甚至歪曲。这反映出了一种日益膨胀的教条主义完全不匼乎自由的科学研究精神。如今在宇宙学研究领域几乎所有的经费和实验资源都被分配给以大爆炸理论为课题的项目。科研经费来源有限而所有主管经费分配的评审委员会都被大爆炸论的支持者们把持着。结果就造成了大爆炸理论掌握该领域的全面主导地位这一局面與该理论在科学上的有效性毫无关系。只资助从属于大爆炸论的课题这种做法抹杀了科学方法的一个基本原则：就是必须持续不断地用實际观察来对理论加以检验的原则。这样一种束缚使任何探讨都无法进行也使任何研究都无法进行，为了治疗这一顽症我们呼吁资助宇宙学研究的机构将相当部分的经费留给那些替代性理论的研究课题，留给那些与大爆炸理论存在矛盾的实证观测为避免经费分配不公嘚问题，掌管经费分配的评审委员会可以由非宇宙学领域的天文学家和物理学家组成将经费公平地分配给针对大爆炸理论有效性进行的研究项目，以及其替代性理论的研究项目这将能使我们以科学的方式找到关于宇宙历史演变的最可信的模型。