一切都起源于138億年前，宇宙大爆炸理論是真的嗎？

宇宙大爆炸理論并非一開始就被人們所接受，事實上在20世紀初，包括愛因斯坦在內的主流科學界，都堅信宇宙是“靜態”的、永恒的、無始無終的。

最早提出這個“異端”理論的人，是一位身份非常特殊的比利時人喬治·勒梅特，他既是一位嚴謹的物理學家、數學家，也是一位虔誠的天主教神父。

1927年，勒梅特在愛因斯坦廣義相對論的框架下，推導出了一個驚世駭俗的觀點：宇宙正在膨脹。既然它在膨脹，那么反過來推演，它在過去必定更小、更熱、更致密，如果將時間倒退到極致，宇宙的起點必然是一個被他稱為“原始原子”的、無限小的點。

勒梅特的想法在當時遭到了無情的嘲諷，愛因斯坦本人在聽聞他的理論后，也評價道：“你的數學計算是正確的，但你的物理學直覺卻是糟透了”，甚至“大爆炸”這個詞，也是由反對該理論的物理學家弗雷德·霍伊爾在一次BBC廣播中，帶著嘲諷的意味“發明”出來的。

但勒梅特的理論，即將被來自遙遠星系的觀測證據所證實，因為關于大爆炸理論的科學性，最直接、最無可辯駁的證據，來自對遙遠星系光線特征的研究。

1929年，美國天文學家埃德溫·哈勃在威爾遜山天文臺，利用當時最強大的望遠鏡，進行了一項改變人類宇宙觀的觀測，他發現幾乎所有星系都在遠離我們，遙遠星系的光譜顏色，比近處星系的要稍微“紅”一些，因為光波在遠離我們時波長會被拉長，這在物理學上被稱為“紅移”現象，更驚人的是星系的距離越遠，它就顯得越紅，意味著它遠離我們的退行速度就越快。

哈勃的這個重大發現，一錘定音地奠定了現代宇宙學的基礎，它證明了宇宙確實在膨脹，這個發現也反過來印證了勒梅特的理論，如果宇宙正在膨脹，那么它必然存在一個膨脹的起點，那個被嘲笑了近十年的“原始原子”理論，一夜之間從神學猜想，變成了物理學的前沿。

那么大爆炸的時候到底發生了什么？

我們無法“觀測”那個瞬間，但物理學允許我們“回溯”，讓我們把時間撥回到138億年前，去看那場起源的黎明。

普朗克時代（0 - 10^-43秒）：

在宇宙誕生最初的1/萬億億億億億秒內，宇宙的溫度高達10^32 開爾文，能量密度大到我們已知的物理學（包括廣義相對論和量子力學）全部失效。時間與空間的概念在此刻沒有意義，這是一個物理學無法描述的“奇點”。

暴漲時期（10^-36秒 - 10^-32秒）：

普朗克時代結束后，宇宙開始膨脹并冷卻。時空結構在極其短暫的時間內，經歷了一場指數級的、遠超光速的瘋狂擴張，這就是著名的“暴漲時期”。這場暴漲如同一次創世的“神之呼吸”，它將宇宙從一個亞原子大小的點，瞬間“吹”到了一個宏觀的尺度，并將宇宙的溫度和結構拉伸得極其均勻。

粒子時代（10^-32秒 - 3分鐘）：

當宇宙降溫至約10^27 開爾文時，能量開始“凝結”成物質。最初的粒子誕生了，夸克、輕子、光子在能量的海洋中翻騰。這些夸克迅速結合成質子（氫原子核）和中子，它們成為了宇宙的第一批“磚石”。

核合成時期（3分鐘 - 20分鐘）：

在“創世”的3分鐘之后，宇宙已經冷卻到10^9 開爾文，這依然是一個無法想象的高溫，但已經“涼爽”到足以讓質子和中子開始結合，形成更穩定的原子核。此時，宇宙中一切更重的元素都還不存在，宇宙只是一片由75%的氫原子核、25%的氦原子核，以及海量光子和電子構成的熾熱“霧靄”。

在此后的長達38萬年里，宇宙一直是一片不透明的“等離子體海洋”，在這鍋“光之湯”里，光子（光）無法自由傳播，它們每前進一步就會立刻撞上一個自由的電子或質子，被不斷地散射、吸收和再釋放。

直到第38萬年，一個奇跡發生了，宇宙的溫度終于降至約3000 開爾文。這個溫度已經低到足以讓“帶負電”的電子與“帶正電”的原子核（質子）相互吸引，并最終結合成電中性的“氫原子”，當電子被原子核“捕獲”后，它們不再阻礙光子的去路，光子終于掙脫了束縛，獲得了前所未有的自由。

整個宇宙在瞬間變得“透明”，那些在138億年前被“解放”的、最古老的光子，至今仍在穿越宇宙。它們的身影，就是我們在1965年意外探測到的“宇宙微波背景輻射”（CMB）。

1965年兩位來自美國貝爾實驗室的工程師，阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜在調試一根高靈敏度的射電天線時，意外發現了一種奇怪的、無處不在的“背景噪音”，無論他們怎么調整天線的方向（甚至清理了天線上的鴿子糞），這種噪音都頑固地存在。

他們發現的正是來自厘米波段的背景噪聲，后來經過進一步測量和計算，得出這種背景輻射的溫度是2|7 開爾文（即零下270.45攝氏度），這就是我們現在熟知的3K宇宙微波背景輻射。

這一發現被譽為大爆炸理論的“決定性證據”，是“創世”的回聲，它為觀測宇宙學開辟了一個全新的領域，被列為20世紀60年代天文學的四大發現之一，彭齊亞斯和威爾遜也因此獲得了1978年的諾貝爾物理學獎。

之后宇宙雖然變得透明，但也進入了一段長達數億年的、沒有“新光源”的“黑暗時代”，沒有恒星沒有行星，只有冷卻的氫氣和氦氣，在廣闊的虛空中漂浮，直到幾億年后，在引力的緩慢而耐心的作用下，這些氣體云開始坍縮，第一批恒星在黑暗中被點燃，它們撕開了宇宙的黑幕，將宇宙“重新照亮”。

這些“初代恒星”是真正的巨獸，它們龐大、熾熱、短命，它們以最原始的氫和氦為燃料，當它們燃燒殆盡并爆炸為超新星時，才在核聚變的熔爐中，鍛造出了更重的元素，碳、氧、鐵、硅，這些“星辰的灰燼”，最終構成了第二代、第三代恒星（如我們的太陽），構成了行星、大地、海洋，也構成了我們身體中的每一個原子。

宇宙就這樣，從最初那一個不可思議的量子漲落，最終演化成了今天億萬星系的宏偉圖景，如今的我們知道，宇宙不僅仍在膨脹，而且在“暗能量”這股神秘力量的驅動下，正在加速膨脹。它像一股無形的風，將星系彼此推離。

最終的結局也許是“熱寂”：所有星系都遠離彼此，直至夜空變得空無一物，所有恒星熄滅，能量均勻分布，溫度趨近絕對零度，也許是“大坍縮”，宇宙在引力下重新收縮歸于一點，也許是“大撕裂”，宇宙被加速膨脹的力量撕成基本粒子。

但我們并不是宇宙的“過客”，我們是由138億年前那場大爆炸的“原材料”構成的，我們是大爆炸的“見證者”。