“大爆炸”不是大爆炸

大爆炸理论是目前最广泛接受的关于宇宙起源的解释。简单地说，它认为我们所知的宇宙是从一个无限热和密集的单点开始，经历了一个膨胀和拉伸的过程，从最初的超高速到后来的可测量速度，持续了137亿年，形成了我们今天仍在扩张的宇宙。

但是，大爆炸理论并不意味着宇宙是从一个真正的爆炸开始的，也不意味着宇宙有一个绝对的开始。事实上，大爆炸理论只能描述宇宙在很早期的状态，但不能解释宇宙为什么会出现这样的状态，也不能解释在这之前发生了什么。

让我们来看看大爆炸理论是如何工作的，以及为什么它不是一个大爆炸。

宇宙如何膨胀和冷却

大约137亿年前，所有的物质和辐射都被压缩在一个无限小的奇点中，这个奇点有着无限高的密度和温度。突然之间，一个剧烈的膨胀开始了，使得我们的宇宙向外膨胀得比光速还快。这是一个被称为宇宙暴胀的时期，持续了极短的时间——根据物理学家Alan Guth在1980年提出的理论，大约是10^-32秒。

当宇宙暴胀突然而神秘地结束时，更经典的大爆炸描述开始起作用。一股物质和辐射的洪流，被称为“再加热”，开始填充我们的宇宙，形成了我们今天所知道的东西：粒子、原子、恒星、星系等等。

这一切都发生在宇宙开始后的第一秒内，当时一切都还非常热，温度大约是100亿华氏度（55亿摄氏度），根据NASA的说法。 宇宙中现在包含了各种各样的基本粒子，如中子、电子和质子——这些是构成今天所有存在事物的基本组成部分。

这个早期的“汤”本来是不可能被真正看到的，因为它不能保持可见光。“自由电子会使光（光子）散射，就像阳光从云层中的水滴散射一样。”NASA说。

随着时间的推移，随着宇宙继续膨胀和冷却，物质和辐射逐渐分离，并形成了不同的结构和层次。大约在3.8亿年后，第一代恒星和星系开始形成，并发出了第一束光。

宇宙如何被观测和模拟

由于现有的技术还不能让天文学家直接观测到宇宙的诞生，我们对大爆炸的理解很大程度上来自于数学公式和模型。但是，天文学家可以通过一种称为宇宙微波背景辐射（CMB）的现象来看到膨胀的“回响”。

COBE上的 FIRAS 仪器测量的宇宙微波背景光谱图，是自然界中测量最精确的黑体光谱

CMB是宇宙中最古老的光，它是在大约13.7亿年前，当物质和辐射分离时产生的。这些光子经历了无数次散射和反射，最终形成了一个几乎均匀的辐射场，覆盖了整个天空。CMB的温度非常低，大约是2.7 K（-270.3°C），但是它在不同的方向上有微小的波动，这些波动反映了宇宙早期的密度和温度的差异。

通过观测和分析CMB的波动，天文学家可以推断出宇宙的一些基本参数，如年龄、密度、组成、几何形状等。这些参数可以帮助我们构建和测试不同的宇宙模型，以及理解宇宙的历史和未来。

除了CMB之外，天文学家还使用其他方法来观测和模拟宇宙，如测量恒星和星系的距离、速度、亮度、颜色等；探测引力波、暗物质、暗能量等神秘现象；利用超级计算机进行数值模拟等。

宇宙是否有一个开始和结束

尽管大爆炸理论是目前最有力的关于宇宙起源的解释，但是它并不是唯一可能的解释，也不是没有问题的解释。一个主要的问题是，大爆炸理论不能解释为什么会有一个奇点，以及奇点是如何产生和消失的。

根据爱因斯坦的广义相对论，奇点是时空中一个无限小、无限密集、无限弯曲的点，这意味着物理定律在那里失效。因此，我们不能用现有的物理理论来描述奇点或者奇点之前发生了什么。

有些理论家提出了一些替代或补充的理论来解决这个问题，例如永恒暴胀理论、霍金辐射理论、量子重力理论、黑洞大爆炸理论等。 这些理论都试图避免或消除奇点，并提出了不同的可能性来描述宇宙在极端条件下的行为。

例如，黑洞大爆炸理论认为我们所在的宇宙可能是另一个更大的宇宙中一个黑洞内部产生的。黑洞中心的奇点对于外部观察者来说是一个空间上的点，但对于内部观察者来说是一个时间上的点，就像大爆炸一样。因此，我们所在的宇宙可能只是一个更大的宇宙家族中的一个成员，而这个宇宙家族可能是无限的，或者至少是非常古老的。

另一个问题是，大爆炸理论不能预测宇宙的最终命运。根据目前的观测，宇宙的膨胀速度正在加速，这可能是由于一种神秘的力量——暗能量的作用。暗能量占据了宇宙总能量的约70%，但是我们对它的本质和起源知之甚少。

今期与早期的宇宙质能分布饼图

如果暗能量一直存在并且保持恒定，那么宇宙将永远膨胀下去，直到所有的物质和辐射都被稀释到极致，形成一个冷漠和黑暗的状态，这被称为热寂。

如果暗能量随着时间变化，并且最终超过了某个临界值，那么宇宙将以越来越快的速度膨胀，直到所有的结构和粒子都被撕裂成无限小的碎片，形成一个极端和混乱的状态，这被称为大撕裂。

如果暗能量随着时间减弱，并且最终被重力所抵消，那么宇宙将停止膨胀，并开始收缩，直到所有的物质和辐射都被压缩到一个无限小的奇点，形成一个热烈和明亮的状态，这被称为大坍缩。

以上三种情况都是基于目前观测数据和理论模型推断出来的可能性，并不是确定性。也许未来有更多的观测和理论会改变我们对宇宙命运的看法，或者提出一些更加奇妙和惊人的可能性。

总结

大爆炸理论是一种描述我们所在宇宙如何从一个极端状态开始，并经历了一个膨胀和冷却的过程，形成了今天我们所看到的各种结构和现象的理论。它是基于大量的观测数据和数学模型建立起来的，但是也有一些问题和不确定性。

大爆炸理论并不意味着宇宙是从一个真正的爆炸开始的，也不意味着宇宙有一个绝对的开始或结束。事实上，大爆炸理论只能描述宇宙在很早期的状态，但不能解释为什么会有这样一个状态，也不能解释在这之前或之后发生了什么。

有些理论家提出了一些替代或补充的理论来解决这些问题，例如永恒暴胀理论、霍金辐射理论、量子重力理论、黑洞大爆炸理论等。这些理论都试图避免或消除奇点，并提出了不同的可能性来描述宇宙在极端条件下的行为。

我们对于宇宙起源和命运的探索还没有结束，而是刚刚开始。随着科技的进步和知识的积累，我们可能会发现更多的证据和线索，也可能会提出更多的问题和挑战。我们对于宇宙的理解可能会不断地改变和更新，但是我们对于宇宙的好奇和热情永远不会消失。