一切都起源于138亿年前，宇宙大爆炸理论是真的吗？

宇宙大爆炸理论并非一开始就被人们所接受，事实上在20世纪初，包括爱因斯坦在内的主流科学界，都坚信宇宙是“静态”的、永恒的、无始无终的。

最早提出这个“异端”理论的人，是一位身份非常特殊的比利时人乔治·勒梅特，他既是一位严谨的物理学家、数学家，也是一位虔诚的天主教神父。

1927年，勒梅特在爱因斯坦广义相对论的框架下，推导出了一个惊世骇俗的观点：宇宙正在膨胀。既然它在膨胀，那么反过来推演，它在过去必定更小、更热、更致密，如果将时间倒退到极致，宇宙的起点必然是一个被他称为“原始原子”的、无限小的点。

勒梅特的想法在当时遭到了无情的嘲讽，爱因斯坦本人在听闻他的理论后，也评价道：“你的数学计算是正确的，但你的物理学直觉却是糟透了”，甚至“大爆炸”这个词，也是由反对该理论的物理学家弗雷德·霍伊尔在一次BBC广播中，带着嘲讽的意味“发明”出来的。

但勒梅特的理论，即将被来自遥远星系的观测证据所证实，因为关于大爆炸理论的科学性，最直接、最无可辩驳的证据，来自对遥远星系光线特征的研究。

1929年，美国天文学家埃德温·哈勃在威尔逊山天文台，利用当时最强大的望远镜，进行了一项改变人类宇宙观的观测，他发现几乎所有星系都在远离我们，遥远星系的光谱颜色，比近处星系的要稍微“红”一些，因为光波在远离我们时波长会被拉长，这在物理学上被称为“红移”现象，更惊人的是星系的距离越远，它就显得越红，意味着它远离我们的退行速度就越快。

哈勃的这个重大发现，一锤定音地奠定了现代宇宙学的基础，它证明了宇宙确实在膨胀，这个发现也反过来印证了勒梅特的理论，如果宇宙正在膨胀，那么它必然存在一个膨胀的起点，那个被嘲笑了近十年的“原始原子”理论，一夜之间从神学猜想，变成了物理学的前沿。

那么大爆炸的时候到底发生了什么？

我们无法“观测”那个瞬间，但物理学允许我们“回溯”，让我们把时间拨回到138亿年前，去看那场起源的黎明。

普朗克时代（0 - 10^-43秒）：

在宇宙诞生最初的1/万亿亿亿亿亿秒内，宇宙的温度高达10^32 开尔文，能量密度大到我们已知的物理学（包括广义相对论和量子力学）全部失效。时间与空间的概念在此刻没有意义，这是一个物理学无法描述的“奇点”。

暴涨时期（10^-36秒 - 10^-32秒）：

普朗克时代结束后，宇宙开始膨胀并冷却。时空结构在极其短暂的时间内，经历了一场指数级的、远超光速的疯狂扩张，这就是著名的“暴涨时期”。这场暴涨如同一次创世的“神之呼吸”，它将宇宙从一个亚原子大小的点，瞬间“吹”到了一个宏观的尺度，并将宇宙的温度和结构拉伸得极其均匀。

粒子时代（10^-32秒 - 3分钟）：

当宇宙降温至约10^27 开尔文时，能量开始“凝结”成物质。最初的粒子诞生了，夸克、轻子、光子在能量的海洋中翻腾。这些夸克迅速结合成质子（氢原子核）和中子，它们成为了宇宙的第一批“砖石”。

核合成时期（3分钟 - 20分钟）：

在“创世”的3分钟之后，宇宙已经冷却到10^9 开尔文，这依然是一个无法想象的高温，但已经“凉爽”到足以让质子和中子开始结合，形成更稳定的原子核。此时，宇宙中一切更重的元素都还不存在，宇宙只是一片由75%的氢原子核、25%的氦原子核，以及海量光子和电子构成的炽热“雾霭”。

在此后的长达38万年里，宇宙一直是一片不透明的“等离子体海洋”，在这锅“光之汤”里，光子（光）无法自由传播，它们每前进一步就会立刻撞上一个自由的电子或质子，被不断地散射、吸收和再释放。

直到第38万年，一个奇迹发生了，宇宙的温度终于降至约3000 开尔文。这个温度已经低到足以让“带负电”的电子与“带正电”的原子核（质子）相互吸引，并最终结合成电中性的“氢原子”，当电子被原子核“捕获”后，它们不再阻碍光子的去路，光子终于挣脱了束缚，获得了前所未有的自由。

整个宇宙在瞬间变得“透明”，那些在138亿年前被“解放”的、最古老的光子，至今仍在穿越宇宙。它们的身影，就是我们在1965年意外探测到的“宇宙微波背景辐射”（CMB）。

1965年两位来自美国贝尔实验室的工程师，阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊在调试一根高灵敏度的射电天线时，意外发现了一种奇怪的、无处不在的“背景噪音”，无论他们怎么调整天线的方向（甚至清理了天线上的鸽子粪），这种噪音都顽固地存在。

他们发现的正是来自厘米波段的背景噪声，后来经过进一步测量和计算，得出这种背景辐射的温度是2|7 开尔文（即零下270.45摄氏度），这就是我们现在熟知的3K宇宙微波背景辐射。

这一发现被誉为大爆炸理论的“决定性证据”，是“创世”的回声，它为观测宇宙学开辟了一个全新的领域，被列为20世纪60年代天文学的四大发现之一，彭齐亚斯和威尔逊也因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。

之后宇宙虽然变得透明，但也进入了一段长达数亿年的、没有“新光源”的“黑暗时代”，没有恒星没有行星，只有冷却的氢气和氦气，在广阔的虚空中漂浮，直到几亿年后，在引力的缓慢而耐心的作用下，这些气体云开始坍缩，第一批恒星在黑暗中被点燃，它们撕开了宇宙的黑幕，将宇宙“重新照亮”。

这些“初代恒星”是真正的巨兽，它们庞大、炽热、短命，它们以最原始的氢和氦为燃料，当它们燃烧殆尽并爆炸为超新星时，才在核聚变的熔炉中，锻造出了更重的元素，碳、氧、铁、硅，这些“星辰的灰烬”，最终构成了第二代、第三代恒星（如我们的太阳），构成了行星、大地、海洋，也构成了我们身体中的每一个原子。

宇宙就这样，从最初那一个不可思议的量子涨落，最终演化成了今天亿万星系的宏伟图景，如今的我们知道，宇宙不仅仍在膨胀，而且在“暗能量”这股神秘力量的驱动下，正在加速膨胀。它像一股无形的风，将星系彼此推离。

最终的结局也许是“热寂”：所有星系都远离彼此，直至夜空变得空无一物，所有恒星熄灭，能量均匀分布，温度趋近绝对零度，也许是“大坍缩”，宇宙在引力下重新收缩归于一点，也许是“大撕裂”，宇宙被加速膨胀的力量撕成基本粒子。

但我们并不是宇宙的“过客”，我们是由138亿年前那场大爆炸的“原材料”构成的，我们是大爆炸的“见证者”。