宇宙大爆炸學(xué)說基本內(nèi)容

宇宙大爆炸學(xué)說基本內(nèi)容關(guān)于宇宙的起源有許多假說，其中最有影響的是1948年由美國(guó)天體物理學(xué)家伽莫夫提出的大爆炸宇宙學(xué)說。大爆炸宇宙學(xué)認(rèn)為，宇宙早期是一個(gè)超高密、超高溫的“宇宙蛋二宇宙蛋在某種物理?xiàng)l件下，發(fā)生迅猛的大爆炸，于是便開始不斷膨脹起來，結(jié)果物質(zhì)也隨著時(shí)空膨脹而從密到稀、從熱到冷地演化著，在演化過程中逐漸形成各種恒星體系。宇宙起源的大爆炸過程包括:基本粒子階段、元素形成階段、宇宙形成階段。宇宙大爆炸宇宙學(xué)說的主要觀測(cè)事實(shí)有:譜線紅移現(xiàn)象、天體觀測(cè)年齡與理論年齡相吻合、氮豐度證據(jù)、微波輻射證據(jù)。雖然,大爆炸宇宙學(xué)能解釋一些觀測(cè)事實(shí)，但仍存在不少問題，如宇宙蛋中無限密度以及爆炸機(jī)制等問題?！按蟊ㄓ钪嬲?(TheBigBangTheory)是現(xiàn)代宇宙學(xué)中最有影響的一種學(xué)說。它的主要觀點(diǎn)是認(rèn)為宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個(gè)時(shí)期里，宇宙體系在不斷地膨脹，使物質(zhì)密度從密到稀地演化,如同一次規(guī)模巨大的爆炸。學(xué)說簡(jiǎn)介“大爆炸宇宙論"(TheBigBangTheory)認(rèn)為：宇宙是由一個(gè)致密熾熱的奇點(diǎn)于137億年前一次大爆炸后膨脹形成的。1927年，比利時(shí)天文學(xué)家和宇宙學(xué)家勒梅特(GeorgesLemaitre)首次提出了宇宙大爆炸假說。1929年，美國(guó)天文學(xué)家哈勃根據(jù)假說提出星系的紅移量與們把天線拆開重新組裝，依然接收到那種無法解釋的毫米波。這種波的波長(zhǎng)為幾毫米，在微波波段，對(duì)應(yīng)于有效溫度為3.5K的黑體輻射出的電磁波（它的譜與達(dá)到某種熱平衡態(tài)的熔爐內(nèi)的發(fā)光情況精確相符，這種輻射就是物理學(xué)家說熟知的“黑體輻射”）。他們分析后認(rèn)為，這種毫米波肯定不是來自人造衛(wèi)星，也不可能來自太陽、銀河系或某個(gè)河外星系射電源，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)動(dòng)天線時(shí)，毫米波強(qiáng)度始終不變。后來，經(jīng)過進(jìn)一步測(cè)量和計(jì)算。得出輻射溫度是2.7K,一般稱之為3K宇宙微波背景輻射。這一發(fā)現(xiàn)，使許多從事大爆炸宇宙論研究的科學(xué)家們獲得了極大的鼓舞。因?yàn)榕睚R亞斯和威爾遜等人的觀測(cè)竟與理論預(yù)言的溫度如此接近，正是對(duì)宇宙大爆炸論的一個(gè)非常有力的支持！這是繼1929年哈勃發(fā)現(xiàn)星系譜線紅移后的又一個(gè)重大的天文發(fā)現(xiàn)。宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)，為觀測(cè)宇宙開辟了一個(gè)新領(lǐng)域，也為各種宇宙模型提供了一個(gè)新的觀測(cè)約束，它因此被列為20世紀(jì)60年代天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)之一。彭齊亞斯和威爾遜于1978年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。瑞典科學(xué)院在頒獎(jiǎng)決定中指出：這一發(fā)現(xiàn)，使我們能夠獲得很久以前宇宙創(chuàng)生時(shí)期所發(fā)生的宇宙過程的信息。氮豐度最后還有一個(gè)證實(shí)熾熱高密度宇宙起源理論的證據(jù)。只要知道今天熱輻射的溫度，由熱大爆炸理論很容易計(jì)算出宇宙誕生后約1秒時(shí)各處的溫度約為100億度，這對(duì)現(xiàn)有的原子核的合成來說也是太高了。那時(shí)物質(zhì)必定被撕裂成最基本的成分，形成一鍋夸克膠子湯，諸如質(zhì)子、中子和電子。但是，隨著這鍋湯變冷，核反應(yīng)就可能出現(xiàn)了。采用大爆炸模型可以計(jì)算氮-4、氮-3、笊和鋰-7等輕元素相對(duì)普通氫元素在宇宙中所占含量的比例。所有這些輕元素的豐度都取決于一個(gè)參數(shù)，即早期宇宙中光子與重子的比例，而這個(gè)參數(shù)的計(jì)算與微波背景輻射漲落的具體細(xì)節(jié)無關(guān)。大爆炸理論所推測(cè)的輕元素比例（這里是元素的總質(zhì)量之比而非數(shù)量之比）大約為：氮-4/氫=0.25,笊/氫=10A-3,氧-3/氫二10八-4,鋰-7/氫二10八-7。實(shí)際測(cè)量到的各種輕元素豐度和從光子重子比例推算出的理論值加以比較，可以發(fā)現(xiàn)它們是粗略符合的。其中理論值和測(cè)量值符合最好的是笊元素，氮-4的理論值和測(cè)量值接近但仍有差別，鋰-7則是差了兩倍，對(duì)于后兩種元素的測(cè)算存在著較大的系統(tǒng)隨機(jī)誤差。盡管如此,大爆炸核合成理論所預(yù)言的輕元素豐度與實(shí)際觀測(cè)可以認(rèn)為是基本符合，這是對(duì)大爆炸理論的強(qiáng)有力支持。到目前為止，還沒有其它理論能夠很好地解釋并給出這些輕元素的相對(duì)豐度。同時(shí)，由大爆炸理論所預(yù)言的宇宙，其中可被“調(diào)控”的氫元素含量也不可能超出或低于現(xiàn)有豐度的20%至30%。事實(shí)上，很多觀測(cè)結(jié)果現(xiàn)今也只有大爆炸理論可以解釋，例如為什么早期宇宙中氮的豐度要高于笊，而笊的含量又要高于氮?3,而且比例又是常數(shù)等。主要證據(jù)2014年3月17日美國(guó)物理學(xué)家宣布，首次發(fā)現(xiàn)了宇宙原初引力波存在的直接證據(jù)。原初引力波是愛因斯坦于1916年發(fā)表的廣義相對(duì)論中提出的，它是宇宙誕生之初產(chǎn)生的一種時(shí)空波動(dòng)，隨著宇宙的演化而被削弱。科學(xué)家說，原初引力波如同創(chuàng)世紀(jì)大爆炸的“余暉”，將可以幫助人們追溯到宇宙創(chuàng)生之初的一段極其短暫的急劇膨脹時(shí)期，即所謂“暴漲”。然而，廣義相對(duì)論提出近百年來，源于它的其他重要預(yù)言如光線的彎曲、水星的近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)以及引力紅移效應(yīng)等都被一一被證實(shí)，而引力波卻始終未被直接探測(cè)到，問題就在于其信號(hào)極其微弱，技術(shù)上很難測(cè)量。美國(guó)哈佛?史密森天體物理學(xué)中心等機(jī)構(gòu)物理學(xué)家利用架設(shè)在南極的BICEP2望遠(yuǎn)鏡，觀測(cè)宇宙大爆炸的“余燼”一微波背景輻射。微波背景輻射是由彌漫在宇宙空間中的微波背景光子形成的，計(jì)算表明，原初引力波作用到微波背景光子，會(huì)產(chǎn)生一種叫做B模式的特殊偏振模式，其他形式的擾動(dòng)，都產(chǎn)生不了這種B模式偏振，因此B模式偏振成為原初引力波的“獨(dú)特印記”。觀測(cè)到B模式偏振即意味著引力波的存在。南極是地球上觀測(cè)微波背景輻射的最佳地點(diǎn)之一。研究人員在這里發(fā)現(xiàn)了比“預(yù)想中強(qiáng)烈得多”的B模式偏振信號(hào)，隨后經(jīng)過3年多分析，排除了其他可能的來源，確認(rèn)它就是原初引力波導(dǎo)致的。2016年年初，美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)和歐洲引力波天文臺(tái)(VIRGO)的科學(xué)家聯(lián)合宣布，他們探測(cè)到了兩個(gè)約為30倍太陽質(zhì)量的黑洞在13億年前的并合產(chǎn)生的引力波，這一發(fā)現(xiàn)被稱為“世紀(jì)發(fā)現(xiàn)”。理論獲獎(jiǎng)美國(guó)人索爾?珀?duì)栺R特和亞當(dāng)?里斯以及持有美國(guó)和澳大利亞雙重國(guó)籍的布賴恩?施密特獲得2011年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)4日評(píng)價(jià)，這3名獲獎(jiǎng)?wù)摺把芯繋资w處于爆炸狀態(tài)的恒星即'超新星'，發(fā)現(xiàn)宇宙正在擴(kuò)張過程中，擴(kuò)張速率不斷加速二在瑞典首都斯德哥爾摩瑞典科學(xué)院內(nèi)，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)當(dāng)?shù)貢r(shí)間11時(shí)45分（北京時(shí)間17時(shí)45分）揭曉。珀?duì)栺R特、里斯和施密特的研究對(duì)象，是一些大質(zhì)量恒星在演化后期伴隨星核與星殼分離出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，即超級(jí)規(guī)模大爆炸。質(zhì)量相當(dāng)于太陽的8至25倍的恒星以超新星爆發(fā)方式結(jié)束“生命”，而恒星外側(cè)氣體包則高速拋離，所顯現(xiàn)的絕對(duì)光度可超過太陽光度100億倍。分析特定類型的超新星爆發(fā)，珀?duì)栺R特、里斯和施密特所屬的研究小組發(fā)現(xiàn)，超過50顆超新星所顯現(xiàn)的光度比先前預(yù)期暗淡。對(duì)這一結(jié)果的解釋，是宇宙正在加速擴(kuò)張。這個(gè)發(fā)現(xiàn)，被瑞典皇家科學(xué)院稱為“震動(dòng)了宇宙學(xué)的基礎(chǔ):諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)認(rèn)定，3名獲獎(jiǎng)?wù)咚@研究結(jié)果改變了人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。”將近一個(gè)世紀(jì)，一種公認(rèn)看法是，宇宙正在擴(kuò)張，是大約140億年前‘大爆炸’的結(jié)果J評(píng)審委員會(huì)說?！安贿^，發(fā)現(xiàn)宇宙擴(kuò)張正在加速，令人驚異?！痹u(píng)審委員會(huì)介紹說，“如果擴(kuò)張繼續(xù)加速，宇宙將以冰凍狀態(tài)終結(jié)?！绷硗?3人的研究，確認(rèn)了最初由科學(xué)家阿爾伯特?愛因斯坦提出的一種理論，即他稱之為“宇宙學(xué)常數(shù)”的理論。1998年，珀?duì)栺R特主持一個(gè)研究小組，施密特則主持成員包括里斯的另一個(gè)研究小組。兩個(gè)小組各自努力，相互“競(jìng)爭(zhēng)”，而觀測(cè)結(jié)果可謂“不約而同二評(píng)審委員會(huì)宣布，獎(jiǎng)金1000萬瑞典克朗（約合146萬美元），珀?duì)栺R特獲二分之一，施密特和里斯獲另外二分之一?，F(xiàn)存問題對(duì)于大爆炸后最初的幾分鐘，相關(guān)的觀測(cè)嚴(yán)重缺乏，最早期宇宙物質(zhì)——能量的實(shí)際形式很大程度上仍只是猜測(cè)。大一統(tǒng)理論預(yù)測(cè)了特定類型的粒子（如難以捉摸的磁單極子），而超弦、超對(duì)稱、超引力以及其他多維理論都預(yù)測(cè)了各自原初粒子及作用力。物質(zhì)對(duì)反物質(zhì)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)也是一個(gè)需要透徹說明的經(jīng)驗(yàn)性事實(shí)。其他主要問題都與暗物質(zhì)和暗能量的產(chǎn)生和本質(zhì)有關(guān)（通常認(rèn)為量子真空是二者的主要提供方）。⑶現(xiàn)代爭(zhēng)論美國(guó)的的科學(xué)家在2014年9月28日用數(shù)學(xué)的方法證明了“黑洞是不存在的"。[4]據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報(bào)道，美國(guó)北卡羅來納州大學(xué)教堂山分校的理論物理學(xué)家勞拉?梅爾西尼?霍頓在在線物理學(xué)知識(shí)庫(kù)ArXiv發(fā)表文章稱，她已經(jīng)用數(shù)學(xué)證明了“黑洞是不存在的二一旦她的觀點(diǎn)被科學(xué)界論證是正確之后，現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)于宇宙的起源學(xué)說將可能被全部推翻[4]o報(bào)道指出，勞拉的理論使用了數(shù)學(xué)方法，將萬有引力理論和量子力學(xué)理論和諧地融合在了一起：得出的結(jié)論就是認(rèn)為“黑洞并不存在”。她和霍金都認(rèn)為當(dāng)恒星死亡坍塌時(shí)，會(huì)釋放出霍金提出的輻射。在這個(gè)過程中，星球自身也將流失一大部分的質(zhì)量，最終，死亡的星球所剩的密度不足以形成黑洞。如果這條理論被證實(shí)是正確的，大爆炸理論可能會(huì)因此而被推翻，甚至于現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)于宇宙的起源學(xué)說可能將被全部推翻，亦或是融合萬有引力理論和量子力學(xué)理論的新理論中設(shè)定“黑洞不存在”。星系間的距離成正比的哈勃定律，并推導(dǎo)出星系都在互相遠(yuǎn)離的宇宙膨脹說?，F(xiàn)代宇宙學(xué)中最有影響的一種學(xué)說。它的主要觀點(diǎn)是認(rèn)為宇宙曾有一段從熱到冷的演化史。在這個(gè)時(shí)期里，宇宙體系在不斷地膨脹，使物質(zhì)密度從密到稀地演化，如同一次規(guī)模巨大的爆炸。該理論的創(chuàng)始人之一是伽莫夫。1946年美國(guó)物理學(xué)家伽莫夫正式提出大爆炸理論，認(rèn)為宇宙由大約140億年前發(fā)生的一次大爆炸形成。上世紀(jì)末，對(duì)la超新星的觀測(cè)顯示，宇宙正在加速膨脹，因?yàn)橛钪婵赡艽蟛糠钟砂的芰拷M成。[1]產(chǎn)生原理爆炸之初，物質(zhì)只能以電子、光子和中微子等基本粒子形態(tài)存在。[2]宇宙爆炸之后的不斷膨脹，導(dǎo)致溫度和密度很快下降。隨著溫度降低、冷卻，逐步形成原子、原子核、分子，并復(fù)合成為通常的氣體。氣體逐漸凝聚成星云，星云進(jìn)一步形成各種各樣的恒星和星系，最終形成我們?nèi)缃袼吹降挠钪?。基本假設(shè)大爆炸理論的建立基于了兩個(gè)基本假設(shè)：物理定律的普適性和宇宙學(xué)原理。宇宙學(xué)原理是指在大尺度上宇宙是均勻且各向同性的。這些觀點(diǎn)起初是作為先驗(yàn)的公理被引入的，現(xiàn)今已有相關(guān)研究工作試圖對(duì)它們進(jìn)行驗(yàn)證。例如對(duì)第一個(gè)假設(shè)而言，已有實(shí)驗(yàn)證實(shí)在宇宙誕生以來的絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的相對(duì)誤差值不會(huì)超過10八(-5)。此外，通過對(duì)太陽系和雙星系統(tǒng)的觀測(cè)，廣義相對(duì)論已經(jīng)得到了非常精確的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；而在更廣闊的宇宙學(xué)尺度上，大爆炸理論在多個(gè)方面經(jīng)驗(yàn)性取得的成功也是對(duì)廣義相對(duì)論的有力支持。假設(shè)從地球上看大尺度宇宙是各向同性的，宇宙學(xué)原理可以從一個(gè)更簡(jiǎn)單的哥白尼原理中導(dǎo)出。哥白尼原理是指不存在一個(gè)受偏好的（或者說特別的）觀測(cè)者或觀測(cè)位置。根據(jù)對(duì)微波背景輻射的觀測(cè)，宇宙學(xué)原理已經(jīng)被證實(shí)在10八（-5）的量級(jí)上成立，而宇宙在大尺度上觀測(cè)到的均勻性則在10%的量級(jí)。研究歷程發(fā)現(xiàn)階段但是自從1922年美國(guó)天文學(xué)家埃德溫?哈勃開始觀測(cè)到到“紅移現(xiàn)象”開始，有關(guān)“宇宙膨脹”的觀點(diǎn)開始形成。1929年，埃德溫?哈勃總結(jié)出了一個(gè)具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)，即：不管你往哪個(gè)方向看，遠(yuǎn)處的星系正急速地遠(yuǎn)離我們而去，而近處的星系正在向我們靠近。換言之，宇宙正在不斷膨脹。這意味著，在早先星體相互之間更加靠近。事實(shí)上，似乎在大約100億至200億年之前的某一時(shí)刻，它們剛好在同一地方，所以哈勃的發(fā)現(xiàn)暗示存在一個(gè)叫做大爆炸的時(shí)刻，當(dāng)時(shí)宇宙處于一個(gè)密度無限的奇點(diǎn)。⑹聽聞此事的愛因斯坦很快來到哈勃工作的威爾遜天文臺(tái)，在哈勃的帶領(lǐng)下親自進(jìn)行了紅移現(xiàn)象的觀測(cè)。訪問結(jié)束后，愛因斯坦公開承認(rèn)了自己主觀意識(shí)影響科學(xué)結(jié)論的錯(cuò)誤，并去掉了場(chǎng)方程中的宇宙常數(shù),于是就有了我們今天所熟知的愛因斯坦場(chǎng)方程（EinsteinFieldEquation)o成熟階段1948年前后，伽莫夫第一個(gè)建立了熱大爆炸的觀念。這個(gè)創(chuàng)生宇宙的大爆炸不是習(xí)見于地球上發(fā)生在一個(gè)確定的點(diǎn)，然后向四周的空氣傳播開去的那種爆炸，而是一種在各處同時(shí)發(fā)生，從一開始就充滿整個(gè)空間的那種爆炸，爆炸中每一個(gè)粒子都離開其它每一個(gè)粒子飛奔。事實(shí)上應(yīng)該理解為空間的急劇膨脹?！罢麄€(gè)空間”可以指的是整個(gè)無限的宇宙，或者指的是一個(gè)就象球面一樣能彎曲地回到原來位置的有限宇宙。根據(jù)大爆炸宇宙論，早期的宇宙是一大片由微觀粒子構(gòu)成的均勻氣體,溫度極高，密度極大，且以很大的速率膨脹著。這些氣體在熱平衡下有均勻的溫度。這統(tǒng)一的溫度是當(dāng)時(shí)宇宙狀態(tài)的重要標(biāo)志，因而稱宇宙溫度。氣體的絕熱膨脹將使溫度降低，使得原子核、原子乃至恒星系統(tǒng)得以相繼出現(xiàn)。爆炸簡(jiǎn)史大爆炸開始時(shí)：約150億年前，體積無限小，密度無限大，溫度無限高，時(shí)空曲率無限大的點(diǎn)，稱為奇點(diǎn)?？臻g和時(shí)間誕生于某種超時(shí)空——部分宇宙學(xué)家稱之為量子真空（假真空），其充滿著與海森堡不確定性原理相符的量子能量擾動(dòng)。⑶大爆炸后10-43秒（普朗克時(shí)間）：約1032度，宇宙從量子漲落背景出現(xiàn)，這個(gè)階段稱為普朗克時(shí)間。在此之前，宇宙的密度可能超過每立方厘米1094克，超過質(zhì)子密度1078倍，物理學(xué)上所有的力都是一種。（超對(duì)稱）在這個(gè)階段，宇宙已經(jīng)冷卻到引力可以分離出來，開始獨(dú)立存在，存在傳遞引力相互作用的引力子。宇宙中的其他力（強(qiáng)、弱相互作用和電磁相互作用）仍為一體。⑶大爆炸后10-35秒：約1027度，暴漲期（第一推動(dòng)），引力已分離，夸克、玻色子、輕子形成。此階段宇宙已經(jīng)冷卻到強(qiáng)相互作用可以分離出來，而弱相互作用及電磁相互作用仍然統(tǒng)一于所謂電弱相互作用。宇宙也發(fā)生了暴漲，暴漲僅持續(xù)了10-33秒，在此瞬間，宇宙經(jīng)歷了100次加倍（2100）,得到的尺度是先前尺度的1030倍（暴漲的是宇宙本身，即空間與時(shí)間本身，并不違反光速藩籬）。暴漲前宇宙還在光子的相互聯(lián)系范圍內(nèi)，可以平滑掉所有粗糙的點(diǎn)，暴漲停止時(shí)，今天所探測(cè)的東西已經(jīng)在各自小區(qū)域穩(wěn)定下來，而這被稱為暴漲理論。[3]大爆炸后10-12秒：約1015度，粒子期，質(zhì)子和中子及其反粒子形成，玻色子、中微子、電子、夸克以及膠子穩(wěn)定下來。宇宙變得足夠冷，電弱相互作用分解為電磁相互作用和弱相互作用。輕子家族（電子、中微子以及相應(yīng)的反粒子）需要等宇宙繼續(xù)冷卻10-4秒才能從與其他粒子的平衡相中分離出來。其中中微子一旦從物質(zhì)中退耦，將自由穿越空間，原則上可以探測(cè)到這些原初中微子。⑶大爆炸后0.01秒：約1000億度，光子、電子、中微子為主，質(zhì)子中子僅占10億分之一，熱平衡態(tài)，體系急劇膨脹，溫度和密度不斷下降。大爆炸后0.1秒后：約300億度，中子質(zhì)子比從1.0下降到0.61。大爆炸后1秒后：約100億度，中微子向外逃逸，正負(fù)電子湮沒反應(yīng)出現(xiàn)，核力尚不足束縛中子和質(zhì)子。大爆炸后10秒后：約30億度，核時(shí)期，氫、氮類穩(wěn)定原子核（化學(xué)元素）形成。當(dāng)宇宙冷卻到109開爾文以下（約100秒后），粒子轉(zhuǎn)變不可能發(fā)生了。核合成計(jì)算指出，重子密度僅占拓?fù)淦接钪嫠栉镔|(zhì)的2%~5%,強(qiáng)烈暗示了其他物質(zhì)能量的形式（非重子暗物質(zhì)和暗能量）充滿了宇宙⑶O大爆炸后35分鐘后：約3億度，原初核合成過程停止，尚不能形成中性原子。大爆炸后1011秒（104年），溫度約為105開爾文，物質(zhì)期。在宇宙早期歷史中，光主宰著各能量形式。隨著宇宙膨脹，電磁輻射的波長(zhǎng)被拉長(zhǎng)，相應(yīng)光子能量也跟著減小。輻射能量密度與尺度（R）和體積（4JTR3/3）的乘積成反比例減小，即安1/R4減小，而物質(zhì)的能量密度只是簡(jiǎn)單地與體積成1/R3反比例減小。一萬年后，物質(zhì)密度追上輻射密度且超越它，從那時(shí)起，宇宙和它的動(dòng)力學(xué)開始為物質(zhì)所主導(dǎo)。⑶大爆炸后30萬年后：約3000度，化學(xué)結(jié)合作用使中性原子形成，宇宙主要成分為氣態(tài)物質(zhì)，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(tǒng)。量子真空在暴漲期達(dá)到全盛，之后便以喑能量的形式彌漫于全宇宙,且隨著物質(zhì)和輻射密度迅速減小，暗能量越來越明顯。暗能量可能占據(jù)宇宙總能量密度的2/3[1],從而推動(dòng)了宇宙加速膨脹。[3]2021年6月1日，歐洲科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）,揭示了宇宙大爆炸第一個(gè)0.000001秒內(nèi)發(fā)生的新細(xì)節(jié)，即第一個(gè)微秒內(nèi)一種特殊的等離子體發(fā)生了什么，這種等離子體不但是宇宙有史以來的“第一種物質(zhì)”，其相關(guān)細(xì)節(jié)還為我們今天所知的宇宙演變提供了一塊重要“拼圖二[5]觀測(cè)事實(shí)大爆炸理論的科學(xué)性令人不得不信服。最直接的證據(jù)來自對(duì)遙遠(yuǎn)星系光線特征的研究。20年代，天文學(xué)家埃德溫?哈勃(EdwinHubble)研究了維斯托?斯里弗(VestoSlipher)所作的觀測(cè)。他注意到，遠(yuǎn)星系的顏色比近星系的要稍紅些。哈勃仔細(xì)測(cè)量了這種紅化，并作了一張圖。他發(fā)現(xiàn)，這種紅化(紅移)是系統(tǒng)性的，星系離我們?cè)竭h(yuǎn),它就顯得越紅。光的顏色與它的波長(zhǎng)有關(guān)。在白光光譜中藍(lán)光位于短波端，紅光位于長(zhǎng)波端。遙遠(yuǎn)星系的紅化意味著它們的光波波長(zhǎng)已稍微變長(zhǎng)了。在仔細(xì)測(cè)定許多星系光譜中特征譜線的位置后，哈勃證實(shí)了這個(gè)效應(yīng)。他認(rèn)為，光波變長(zhǎng)是由于宇宙正在膨脹的結(jié)果。哈勃的這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)就奠定了現(xiàn)代宇宙學(xué)的基礎(chǔ)。膨脹中宇宙的性質(zhì)使許多人困惑不解。從地球的角度來看，好像遙遠(yuǎn)的星系都正飛快地遠(yuǎn)離我們而去。但是，這并不意味著地球就是宇宙的中心。平均而言，宇宙不同地方的膨脹圖像都是相同的?？梢哉f每一點(diǎn)都是中心，又沒有一點(diǎn)是中心(解釋得最好的是一幅畫：三維空間的切割)。我們最好把它想象成星系間的空間在伸長(zhǎng)或膨脹，而不是星系在空間中運(yùn)動(dòng)。這一點(diǎn)與我們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降脑从谝稽c(diǎn)的爆炸不同?？臻g可以伸長(zhǎng)這一事實(shí)看上去似乎離奇古怪，不過這卻是1915年愛因斯坦廣義相對(duì)論發(fā)表以來科學(xué)家們?cè)缇褪熘母拍?。廣義相對(duì)論認(rèn)為，引力實(shí)際上是空間（嚴(yán)格地說是時(shí)空）彎曲或變形的一種表現(xiàn)。從某種意義上來說空間是有彈性的，可以按某種方式彎曲或伸長(zhǎng)，具體情況取決于物質(zhì)的排列。這個(gè)思想已為觀測(cè)所充分證實(shí)。相關(guān)概念膨脹空間膨脹空間的基本概念可通過一項(xiàng)簡(jiǎn)單的模擬來加以理解。想象在一條松緊帶上縫有一排紐扣。假定從松緊帶的兩端把它拉長(zhǎng)，結(jié)果所有的紐扣都彼此遠(yuǎn)離。不論我們選擇從哪個(gè)紐扣來看，它鄰側(cè)的紐扣似乎都在遠(yuǎn)離，而且這種膨脹是處處相同的，不存在特殊的中心。當(dāng)然,我們?cè)诋嬤@排紐扣時(shí)，它有一個(gè)中心紐扣，