目前，看似全麵的關(guan) 於(yu) 宇宙起源和進化的理論被稱為(wei) 暴漲理論，即大爆炸宇宙論。這個(ge) 理論解釋了我們(men) 的宇宙是如何從(cong) 高溫和高密度的奇點中誕生的，以及如何膨脹和冷卻的。正是這樣，太空以每秒超光速的速度擴張並冷卻，因此隨著宇宙的膨脹，熟悉的基本粒子和力可以產(chan) 生宇宙本底輻射和各種複雜的粒子。大爆炸發生後約三分鍾，氫和氦的比率在宇宙學上已經確定，宇宙背景光子和中微子的數量也已經確定。此外，在快速“膨脹”期間，宇宙物質密度的不規則性以及引力輻射的背景得到了證實。

根據威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)衛星的壯觀結果，以及宇宙背景探測器（COBE）和其他一些對宇宙本底輻射的高精度研究的結果，現已確定宇宙已有137億(yi) 年的曆史，其空間幾何形狀完全是“扁平的”。此外，在普通恒星和氣體(ti) 中引力物質的數量隻有5%。可觀測的其餘(yu) 宇宙引力“質量”是暗物質(27%)，還有額外的暗能量(68%)。正是這種暗能量導致我們(men) 的宇宙加速膨脹，而這種情況已經被遙遠的超新星觀測到了。

多年來，大爆炸宇宙學一直有幾個(ge) 潛在的競爭(zheng) 對手，但除了穩恒狀態學說之外，沒有一個(ge) 能吸引更多感興(xing) 趣的支持者。原因是他們(men) 沒能預測或者解釋一些被廣泛認為(wei) 是對任何宇宙理論的關(guan) 鍵檢驗的基本觀測，甚至是對大爆炸理論的競爭(zheng) 對手！

德西特宇宙論（1917年） - 宇宙被認為(wei) 是完全沒有物質的，但是由於(yu) 非零宇宙學常數的存在，宇宙隨著時間以指數方式膨脹。這駁斥了幾乎現存的所有觀測事實，包括遵循線性哈勃定律的實際膨脹率，而不是隨時間的指數膨脹定律。還有，宇宙中的物質密度不是零，是因為(wei) 我們(men) 在這裏，還有很多其他的恒星和星係！

愛因斯坦靜態宇宙論（1917年） - 宇宙不會(hui) 膨脹，並且在時間上是靜態的。宇宙學常數被精確地調整來平衡物質的吸引力傾(qing) 向。和解析宇宙學一樣，它也不符合現代觀測，因為(wei) 宇宙是隨時間線性膨脹的。它對這個(ge) 常數的值的微小擾動也是不穩定的。

勒梅特宇宙論（1924年）- 宇宙始於(yu) 沒有宇宙學常數的“大爆炸”。最初的狀態是一個(ge) 巨大的放射性原子，包含了宇宙中接近絕對零度的所有物質。這個(ge) 理論與(yu) 觀測到的膨脹相一致，但卻無法解釋宇宙背景輻射的存在，以及宇宙中氫、氦和氘的豐(feng) 度，因為(wei) 它需要一個(ge) 大質量的“超級原子”在大爆炸的瞬間衰變。

宇宙恒穩態理論（1950年）-由弗雷德·霍伊爾和托馬斯·戈爾德提出的，該理論認為(wei) 宇宙一直在不斷膨脹，新的星係是在星係間的空間中，一個(ge) 原子接一個(ge) 原子地產(chan) 生的。這個(ge) 理論在20世紀50年代和60年代達到鼎盛時期，但一直無法令人信服地解釋宇宙背景輻射的來源，為(wei) 什麽(me) 宇宙背景輻射是各向同性的，為(wei) 什麽(me) 它的溫度固定在2.7k，它也沒有提供任何線索，為(wei) 什麽(me) 氫、氦和氘應該有一個(ge) 普遍的豐(feng) 度比。

冷大爆炸宇宙論(1965年）-由哈佛大學的大衛·萊澤提出，它認為(wei) 大爆炸發生了，但初始狀態是絕對零度，由純氫固體(ti) 組成。隨著宇宙的膨脹，這些碎片分裂成星係大小的雲(yun) 。它沒有解釋宇宙背景場的來源，也沒有解釋為(wei) 什麽(me) 宇宙背景場在2.7k的溫度下是各向同性的。

哈格多恩宇宙論(1968年)-物理學家羅伯特·哈格多恩提出，大爆炸理論的所有細節可能都是真實的，隻是宇宙早期的極限溫度約為(wei) 1萬(wan) 億(yi) 度，因為(wei) 物質的結構有一個(ge) 基本粒子的無限梯子，電子、中子就是由這些基本粒子構成的。誇克的存在使得宇宙早期的極限溫度遠高於(yu) 1000萬(wan) 億(yi) 度，這一發現駁斥了這一觀點。

布蘭(lan) 斯-迪克宇宙論(1955年）-愛因斯坦的廣義(yi) 相對論引力方程被修改為(wei) 包含一個(ge) 標量場。這個(ge) 磁場使得引力常數的值，在數十億(yi) 年間緩慢變化。這也導致了宇宙早期曆史的改變。對重力常數變化的實驗研究表明，在過去的20-30億(yi) 年裏，重力常數沒有變化。這將導致地月係的進化被顯著改變太陽的進化被嚴(yan) 重改變。這兩(liang) 種效應都沒有被觀察到。

舊膨脹論和大爆炸宇宙論（1980年）- 艾倫(lun) ·古特在1980年提出的一種“玩具”模型。宇宙大爆炸後10-34秒結束的暴脹時代造成了真空中無數“氣泡”的成核，這些氣泡融合在一起，形成了物質和輻射的光澤，形成了一個(ge) 非常塊狀的結構。然而，宇宙背景輻射顯示，自大爆炸後30萬(wan) 年以來，宇宙非常平滑，至少一萬(wan) 分之一。沒有證據表明這是一個(ge) 動蕩不安的過渡時期。

振蕩大爆炸宇宙學（1930年）—這是對大爆炸宇宙論的一種可能的修正，不同之處僅(jin) 在於(yu) 當前的膨脹將被一個(ge) 塌縮階段所取代，然後是一個(ge) 膨脹階段等等。沒有證據表明曾經有過先前的膨脹-塌縮階段。宇宙似乎也沒有足夠的物質使其成為(wei) 一個(ge) 注定在未來再次衰退的“封閉”宇宙，這是任何未來振蕩周期的一個(ge) 重要要求。

添加了中微子家族的大爆炸宇宙論（1970年）-大爆炸宇宙論大體(ti) 上是正確的，除了為(wei) 了解決(jue) “缺失”或“暗物質”問題以外，必須向宇宙中添加新的中微子家族。這將改變氦和氘相對於(yu) 氫的宇宙豐(feng) 度比，使得當前觀測值不再可能。也沒有實驗證據表明存在超過3種中微子，而且這些中微子已經與(yu) 測量到的宇宙豐(feng) 度一致。

時間宇宙論（1970年），由麻省理工學院I.賽格爾提出。它提出時空有一個(ge) 不同於(yu) 大爆炸宇宙學基礎的數學結構。就我們(men) 所知，主要的分歧在於(yu) 宇宙膨脹的速度，這是距離和膨脹速度之間的二次定律，而不是線性哈勃定律。這個(ge) 提議似乎與(yu) 過去30-40年間觀測到的遙遠星係不一致。也許大爆炸宇宙學還有其他的分歧，但是精密測時宇宙學還沒有深入到足以在這些其他領域做出可測試的預測。

阿爾文宇宙論（1960年）-由物理學家漢斯·阿爾文提出，宇宙包含等量的物質和反物質。宇宙學中的許多其他觀測事實都沒有得到解釋。如果物質和反物質的比例相等，宇宙中應該有一些區域，由於(yu) 湮滅過程，這些區域相互接觸，產(chan) 生x射線或伽馬射線。從(cong) 來沒有發現過如此大規模的背景，可以歸因於(yu) 質子或電子的湮滅。

等離子宇宙論(1970年)-宇宙中的物質，從(cong) 最大的尺度來看，不是中性的，而是有一個(ge) 非常微弱的淨電荷，幾乎無法探測到。這使得電磁力支配著宇宙中的萬(wan) 有引力，所以我們(men) 觀察到的所有現象都不僅(jin) 僅(jin) 是萬(wan) 有引力的產(chan) 物。這是一個(ge) 有趣的理論，但是否認它們(men) 的重要性，它不能輕易解釋宇宙背景輻射的起源，它的各向同性和溫度，以及氦和氘的豐(feng) 度。

對於(yu) 任何理論，我同意的宇宙學檢驗的基本觀察是：

1.宇宙正在膨脹。-這是一個(ge) 跨越整個(ge) 可觀測宇宙的大尺度觀測，所以它一定是“宇宙學的”

2.存在一個(ge) 宇宙背景輻射場，可以在微波頻率上探測到。為(wei) 什麽(me) 它不發生在其他頻率上，而且隻能在微波區域看到，覆蓋了天空的每個(ge) 方向？

3.對地球/太陽/銀河係運動引起的相對論性多普勒效應進行補償(chang) 後，宇宙微波背景場是可測量的各向同性的，優(you) 於(yu) 10萬(wan) 分之幾。- 這是這種現象的一個(ge) 大尺度屬性，與(yu) 銀河係或其他星係毫無關(guan) 係，因此它一定是一個(ge) 宇宙學特征。

4.宇宙微波背景輻射場正是黑體(ti) 輻射場。我們(men) 知道許多其他種類的輻射，但沒有一種有確切的黑體(ti) 光譜。隻有宇宙背景輻射是一個(ge) 完美的黑體(ti) ，達到了我們(men) 測量其光譜能力的極限。

5.宇宙微波背景輻射場的溫度是2.7k-為(wei) 什麽(me) 是2.7k？為(wei) 什麽(me) 不是5.019723k呢?隻有大爆炸宇宙學才能預測，溫度接近3攝氏度的遺跡輻射，而不是其他值。

6.確實存在一個(ge) 與(yu) 當前膨脹速率和宇宙背景溫度相一致的氦氫普適豐(feng) 度比。-無論我們(men) 觀察遙遠星係中恒星、行星甚至是氣體(ti) 雲(yun) 的組合，我們(men) 似乎總能找到一個(ge) “普適的”恒定比例，即氦與(yu) 氫、氘與(yu) 氫的比例。一定有某種解釋，與(yu) 我們(men) 的太陽係或銀河係無關(guan) 。

7.氘相對於(yu) 氫和氦的宇宙豐(feng) 度與(yu) 當前膨脹速度和密度下的預期水平是一致的。-如果宇宙膨脹得更快，那麽(me) 氦和氘等重元素形成的時間就會(hui) 更短。

8.隻有三種中微子。雖然我們(men) 還沒有證實在遙遠的星係附近也是如此，但我們(men) 確實看到了同樣的元素和物理現象，特別是超新星，它的物理現象非常敏感地取決(jue) 於(yu) 不同類型的中微子的數量，以及潛在的“弱相互作用”物理現象的恒定性。

9.夜空沒有太陽表麵那麽(me) 明亮。-一個(ge) 簡單而深刻的觀察，隻有通過宇宙中恒星的正確分布、它們(men) 的年齡和宇宙的膨脹才能解決(jue) 。

10.宇宙背景輻射場在100,000到1000,000分之一的水平上，略微起伏不定。為(wei) 什麽(me) 會(hui) 這樣？為(wei) 什麽(me) 是這個(ge) 數目？

11.沒有任何物體(ti) 的年齡，無可爭(zheng) 議地大於(yu) 宇宙的膨脹年齡。——我們(men) 的宇宙附近似乎沒有超過200億(yi) 年的非常古老的恒星，盡管它們(men) 的性質應該很容易辨認，並且是我們(men) 所看到的最古老恒星的物理和演化的簡單延伸。

12.在宇宙背景輻射場中，每一個(ge) 質子和中子，大約有1000萬(wan) 個(ge) 光子。-這是一個(ge) 重要的“熱力學”數字，它告訴我們(men) 宇宙到目前為(wei) 止是如何演化的。為(wei) 什麽(me) 它的熵這麽(me) 大？

13.所觀察到的星係聚集的程度與(yu) 一個(ge) 有限年齡小於(yu) 200億(yi) 年的膨脹宇宙是一致的。-一次直接的觀測再次告訴我們(men) ，引力在今天的宇宙中並沒有很長時間來作用於(yu) 建立大型複雜結構。

14.沒有比鋰更重的元素具有普遍的豐(feng) 度比。-是什麽(me) 過程產(chan) 生了這些重元素？

15.宇宙曾經對它自己的輻射是不透明的。-這必須遵循從(cong) 黑體(ti) 形狀的宇宙背景輻射。

16.現在的宇宙完全由物質主宰，而不是物質和反物質的混合物。隻有少數幾個(ge) 大爆炸宇宙學的競爭(zheng) 者試圖解釋這個(ge) 直接的觀察。

就是這樣。這不是一個(ge) 台球遊戲，母球(數據)是仔細排列，使大爆炸理論出來看起來不可避免。其他理論也被反複邀請去嚐試它們(men) 的最佳方案，結果總是一樣的。支持者甚至不得不進行幹預，讓他們(men) 的理論對這些宇宙學數據做出簡單的預測。

大爆炸宇宙學最大的預言在於(yu) 它的基礎。它基於(yu) 廣義(yi) 相對論的無誤性，以及這一理論如何解釋極端條件下的重力。它的基本預測已經被多次檢驗，新的奇異現象，如倫(lun) 澤·瑟林效應和重力波也已經被預測和理論證實。這似乎是一個(ge) 完美的解釋，為(wei) 什麽(me) 恒星係統能運作，但如果它是準確的，那麽(me) 除了我們(men) 能看到的5%的恒星和氣體(ti) ，我們(men) 還需要宇宙中大量的暗物質和暗能量。這是個(ge) 大問題。

暗物質不僅(jin) 存在於(yu) 宇宙尺度，而且存在於(yu) 星係這麽(me) 小的區域。事實上，早在威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）進行第一次研究之前，它就在星係中被發現了。我們(men) 的銀河係似乎擁有比我們(men) 所能探測到的所有發光物質和氣體(ti) 雲(yun) ，多六倍的圍繞其中心的引力物質。事實上，我們(men) 所研究的任何大型物質係統，都存在暗物質問題。一些物理學家把這解釋為(wei) 廣義(yi) 相對論本身的實際崩潰，但是他們(men) 的支持者無法找到一種延伸或替代廣義(yi) 相對論，使暗物質消失。與(yu) 此同時，物理學家們(men) 還沒有在世界各地的大型強子對撞機實驗室或其他實驗室中檢測到任何暗物質候選粒子。

所以暗物質可以被添加到大爆炸宇宙學中，但是我們(men) 還不知道它是什麽(me) 樣的物質，也不知道廣義(yi) 相對論本身是否存在一些微小的錯誤。

作者: Dr. Odenwald's

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