宇宙是如何形成的？会一直膨胀下去吗？

宇宙——广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。

我们生活在地球上，地球又是广阔宇宙中的一员，但对于宇宙我们了解的知之甚少，关于宇宙的起源，至今还没有谁能准确地解释，只能说宇宙起源是一个极其复杂的问题，宇宙是一个物质世界，处于不断的运动和发展中。目前最主流的理论是宇宙来自大爆炸，但为什么能爆炸出这么大的宇宙呢？

目前为止，宇宙大爆炸模型是科学界达成共识的关于宇宙起源的理论，是目前最符合逻辑和具有广泛证据支撑的科学理论。

宇宙大爆炸理论。

从古至今，对于宇宙的起源这个问题困扰了很多科学家，众所周知，首先牛顿提出了著名的万有引力定律，但是他依然不明白宇宙究竟是如何诞生的，可以说这个问题困扰了他的整整一生，但是始终没有一个满意的答案。

在万有引力定律的基础上，牛顿认为宇宙中的任何万物都在万有引力的作用下向中心聚拢，最后聚拢成一个点，但是这些天体被谁推动的，他却无法解释。

到了二十世纪，随着爱因斯坦广义相对论的场方程提出，他发现宇宙是随着时间的流逝而发生膨胀，具有不稳定性，但是在当时许多的科学家们都认为宇宙是稳态的，而广义相对论得出的结果明显和当时的主流科学观点相矛盾，因此爱因斯坦就给方程加了一个“宇宙学常数”，并且用符号Λ表示。

这个宇宙学常数的存在可以使得方程所描述的宇宙处于静态，也就满足了爱因斯坦“永恒宇宙”的观念，爱因斯坦的行为在当时遭到了许多科学家的反对，其中最具代表性的就是勒梅特。

他指出爱因斯坦这个宇宙学常数不应该是一个定值，并且还说宇宙本身就应该是膨胀的，宇宙开始于一个炽热的奇点，我们可以利用宇宙学常数Λ来描述膨胀速率，但是勒梅特也仅仅是从理论的基础上推导出来的，利用的也还是爱因斯坦的广义相对论场方程。

科学理论的对错是需要讲究证据的，直到在上世纪20年代的时候哈勃突破了这一问题，由于他长期观测银河系的天体发现绝大多数的天体都在离我们远去，而且离我们距离越远，其速度就越快，这进一步说明了空间在膨胀，以致于这些天体也在远离我们，这是对于宇宙大爆炸这一问题的第一个观测证据。

随后在上世纪60年代宇宙微波背景辐射的发现以及氦元素丰度的确定让科学家们更加确信宇宙大爆炸的理论。按照宇宙大爆炸理论，宇宙应该是诞生于138亿年前的一次大爆炸，在宇宙最初的时候只是一个能量奇点，一般理论认为这个奇点没有空间，宇宙半径尺寸趋近于零，但它却被科学家们认为集合了宇宙中所有的物质和能量，被看作是一个密度无限大，热量无限大，温度无限高，压力无限大，时空曲率无限大，体积无限小的一个“点”。

就这样，宇宙间所有的物质和能量全部都挤压在这样一个高压的环境中，而在奇点发生爆炸的一瞬间，所有的物质和能量被释放了出来，而现如今宇宙中的物质粒子都是在宇宙大爆炸之后4分钟内形成的，直到宇宙大爆炸后来的38万年，宇宙温度才下降到3000度左右，而宇宙也从粒子粥一样的混沌状态变得透明，光子开始在宇宙中穿梭，原子结构得以形成。

虽然宇宙大爆炸理论是一个疯狂的理论，但宇宙大爆炸在很多方面都符合宇宙的发展。实际上，宇宙大爆炸理论早就已经得到了几个关键证据的支持。

宇宙大爆炸的几个关键证据

证据一：哈勃红移

在20世纪20年代末，美国天文学家哈勃发现，在宇宙中几乎所有星系都存在着红移的现象，并且距离越远的星系，“红移”现象越严重，也就是说红移值与距离呈现正相关。

证据二：宇宙微波背景辐射

根据宇宙大爆炸理论，138亿年前的宇宙是处于极高的温度下，虽然经过了138亿年的膨胀冷却，温度已经变得很低，但大爆炸发生后应该还残留着辐射，而这个背景辐射已经被科学家们观测到，大约是2.7K，与大爆炸理论完美契合。

证据三：宇宙元素丰度

根据宇宙大爆炸理论的观点，宇宙中的元素是由轻元素逐渐聚变为重元素，而通过从宇宙学模型中推测出的元素丰度，与早期天体中的元素丰度进行对比，发现宇宙元素丰度是和大爆炸理论完美吻合的。

其实关于宇宙大爆炸理论，还有宇宙的各向同性、引力波等等观点，都为大爆炸宇宙论提供了有力的支持，迄今为止，还没有出现一例反证，来证明这个理论是错误的，而宇宙大爆炸理论也成为我们目前解释宇宙起源的一个主流理论。

宇宙的形成

奇点大爆炸之后，时间和空间的概念随之出现，后来随着宇宙大爆炸，宇宙开始发生膨胀，最先出现的物质是光子、电子、中微子、质子和中子。

在38万年之后，第一批原子产生，随之而来的是最早的一批恒星——蓝巨星，其主要组成物质是氢元素和氦元素，这是宇宙中的第一批元素，由于恒星内部会发生核聚变，因此在恒星的内部又形成氧元素和碳元素，越来越多的元素开始形成，当重元素产生后，第一批行星也随之而来。

与此同时，在恒星与恒星之间、星系与星系之间发生了碰撞，于是又导致了新的元素和星系的形成……

根据宇宙大爆炸理论，空间是由奇点创造出来并且自身也在不断膨胀中。

其实宇宙中一开始并没有天体，当宇宙经过足够多的膨胀和冷却之后，天体才在引力的作用下逐渐形成，由于空间结构在持续扩张，在138亿年的时间里，宇宙从奇点膨胀到至少23万亿光年的范围，半径465亿光年的区域只是目前我们所能观测到的宇宙。

由此可见，空间膨胀速度远远超过光速，但是根据爱因斯坦的狭义相对论来说光速不可超越，大家应该清楚的是空间不是物质也不是能量，因此相对论对比无效，并且自从科学家们发现宇宙在不断膨胀的现象之后其宇宙膨胀速度也超越了光速。

在1927年，物理学家勒梅特从弗里德曼方程中推导出了宇宙膨胀观点，到了1929年，天文学家哈勃的发现有力证实了这一猜测，哈勃通过分析宇宙中星系的光谱，结果发现，河外星系的光谱只有极少表现出蓝移，大都表现出红移，根据多普勒效应，大部分星系正在远离银河系运动，提出了哈勃定律。

根据哈勃定律（Vf = Hc x D），哈勃常数Hc=67.80±0.77(km/s)/Mpc，通过简单计算可以发现，宇宙的膨胀导致的退行速度已经超越了光速。