如何证明发生过宇宙大爆炸？夜空是黑色 存在类星体

宇宙刚诞生时的膨胀速度极快

　　新浪科技讯 北京时间4月25日消息，据国外媒体报道，约138亿年前，如今的可观测宇宙还仅有一个桃子大小，且温度超过1万亿摄氏度。

　　这话听起来简单，但非常大胆，做出这样的论断也并非易事。就在一百年前，人们还认为这种说法极为荒谬。而如今我们说出这样的话，却觉得稀松平常。但正如科学界常态一般，像这样的论断看似简单，其实包含了无数证据。这些证据相互独立，却都指向同一个结论——在本文中便是宇宙大爆炸，即宇宙起源的模型。

　　但光说不算，下面列举了五点支持宇宙大爆炸理论的证据。

　　1、夜空是黑色的

　　设想一下，我们生活在无论是时间还是空间均没有尽头的宇宙中。恒星的光芒始终向四面八方照耀，过去和未来都始终如此。这意味着无论你朝夜空中看向何处，都能看到一定距离之外的某颗恒星。假如宇宙无限大，就必然会出现这样的结果。

　　而假如宇宙的时间没有起点、亘古如此，那么光线从这颗行星抵达地球必将经历很长时间。就算中间有尘埃挡路，也不会削弱由无数颗恒星在无限大的宇宙中累积起的星光。

　　假如真是这样，夜空应该明亮得耀眼才对。但事实刚好相反，宇宙几乎一片黑暗，虚无，空旷，一无所有。这正是我们心目中对太空的印象。

　　德国物理学家海因里希·奥伯斯（Heinrich Olbers）也许并不是首个发现这一明显悖论的人，但他的名字却与之挂了钩：人们将其称为奥伯斯佯谬。有没有简单的解释呢？有：要么宇宙的空间有限，要么时间有限，要么时空都有限。

　　2、类星体的存在

　　上世纪五六十年代，高精度射电望远镜刚刚问世，研究人员便注意到了宇宙中存在一些诡异的强射电源。通过大量天文学研究，科学家判定，这些“类型射电源”、又称“类星体”其实是非常遥远、同时极为明亮和活跃的星系。

　　这里最重要的一点，便是结论中“非常遥远”这条描述。由于光的传播需要时间，我们见到的恒星和星系并不是它们此时此刻的模样，而是数千年前、数百万、甚至数十亿年前的样貌。这就意味着，我们朝宇宙中探索得越远，就相当于追溯到更古老的过去。我们在远处宇宙中发现了许多类星体，说明此类星体在几十亿年前十分常见。但在我们的邻域宇宙、即更年轻的宇宙中，则几乎找不到任何类星体。而假如年轻宇宙中也存在类星体，我们在邻近宇宙中本应发现更多类星体才对。

　　结论很简单：过去的宇宙与今日不同。

　　3、 宇宙在膨胀

　　我们生活在一个不断膨胀的宇宙中。就整体而言，星系都在不断远离彼此。诚然，由于一些残留的引力影响，小范围内天体也会发生碰撞，就像银河系将在几十亿年后与仙女座相撞一样。但在大范围内，宇宙膨胀是不争的事实。这是天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）在20世纪早期发现的现象。

　　在不断扩张的宇宙中，规则非常简单。每个星系都在远离（几乎所有）其它星系。远处星系发出的光线会发生红移，即光线波长增加，从其它星系的角度来看便变得“更红”。你也许会以为这是由于单个星系加速运动造成的，但这种说法从数学来看无法说通。

　　某一特定星系的红移值与它和观察者之间的距离成正比，当距离翻倍时，红移值恰好也会随之翻倍。如果仅用星系运动来解释该规律，只能说明宇宙中的所有星系都“同意”遵守这一运动模式，听上去颇有阴谋论的感觉。

　　但除此之外，还有另一种更简单的解释：星系远离彼此，其实是由于星系之间的空间扩张所致，与星系本身的运动无关。

　　我们生活在一个不断变化的宇宙中。过去的宇宙比今日要小，未来的宇宙则比今日更大。

　　4、残余辐射

　　让我们来做个游戏。假设宇宙过去比现在小，就意味着过去宇宙密度更大，温度更高。因为宇宙中的所有物质都被局限在一处狭小的空间中，密度越大，温度也自然越高。

　　如果宇宙的体积小到一定程度，如只有目前的一百万分之一，所有物质便会被紧紧压在一起，形成等离子体。在这一状态下，电子将不受原子核的束缚，以自由电子的形式存在。此时，所有物质都暴露在极强的高能辐射中。

　　但随着婴儿期的宇宙逐渐膨胀，温度也随之降低。当宇宙冷却到某一程度时，电子突然在原子核周围聚集，形成了首批氢原子和氦原子。此时极强的辐射在刚刚形成的、几近透明的宇宙中自由穿梭，丝毫不受拘束。而随着宇宙进一步扩张，刚离开光源时接近白热化的光逐渐冷却，一直降低到接近绝对零度，此时光线的波长落在了微波波段范围内。

　　如果用微波望远镜瞄准天空，我们能看到什么呢？答案是，从四面八方围绕着我们的宇宙背景辐射，且在各方向上分布得近乎均匀（差异度仅为10万分之一）。这就像看到宇宙“婴儿时期”的照片，又像收到从亘古之初寄来的明信片。这些光线的年龄几乎和宇宙本身一样久远。

　　5、元素构成

把时间拨回到宇宙微波背景形成之前。在某一个时刻，宇宙中的物质密度高到连质子和中子都尚未出现，只有它们的基本成分夸克和胶子，这些物质构成了一锅“粒子汤”。但在宇宙形成后的最初几分钟内，随着宇宙膨胀、冷却，氢和氦等轻原子核逐渐凝结诞生。

　　如今我们对核物理已有了较为充分的了解，也可以借助这一知识估测宇宙中轻元素的相对总量。估测结果显示，在当初那锅不断凝结的“粒子汤”中，约包含四分之三的氢，四分之一的氦，以及少量“其它元素”。

　　而天文学家发现，宇宙恰好由约四分之三的氢、四分之一的氦、以及少量“其它元素”构成。正好与物理学家对宇宙诞生时的估测相吻合。

　　当然，除此之外还有更多证据。要证明宇宙大爆炸理论，本文所举的这些例子仅仅是开了个头。毕竟，众多相互独立的证据链均指向同一结论：宇宙年龄约138亿年，它一度只有一个桃子那么大、同时温度高达1万亿摄氏度。