我們憑什么相信大爆炸宇宙論，又憑什么不相信這個理論？

為什么相信？這個世界有許多事，不管你相不相信，它都在那里。

大爆炸宇宙模型已經(jīng)早就成為了科學界公認的標準宇宙模型，物理學家、天文學家們都相信，但有些人就是不相信，不相信還不要緊，還要貶損一番。

是不是這些人有新鮮的理論替代它呢？還是發(fā)現(xiàn)了這個理論的重大bug，有反證能夠證偽它呢？

no，沒有。

這些大仙們就是憑著自己吃飯拉屎的一些生活常識，既不看理論本身，也不看證據(jù)，甚至看到了理論和證據(jù)還是一概反對貶損，好像不大言不慚的顯示一下無知就不舒服。

時空通訊并不敢保證大爆炸宇宙論就是百分之百的正確，也不敢保證這個理論很完美，而且今后不被推翻，我只是相信科學發(fā)現(xiàn)和研究，相信觀測事實，現(xiàn)階段就說現(xiàn)階段的話。

大爆炸宇宙模型是迄今為止唯一與各種觀測發(fā)現(xiàn)相吻合，最符合邏輯判斷的宇宙誕生演化學說，而且得到越來越多的證據(jù)支撐。

現(xiàn)在的天文學家們對宇宙觀測研究，每一個新發(fā)現(xiàn)，幾乎都能夠從大爆炸宇宙模型中得到解釋，符合宇宙演化預期，沒有第二個宇宙成因理論能夠與之相提并論。

愛因斯坦的廣義相對論可以說是大爆炸宇宙論的理論基礎，特別是愛因斯坦場論，科學的解釋了宇宙中的許多現(xiàn)象和演化過程，根據(jù)場論得到的許多解都一一得到了證實。

如黑洞、引力波、引力透鏡、微波背景輻射、星系恒星的演化規(guī)律等等，都已經(jīng)被觀測所證實，既印證了愛因斯坦相對論的正確，也符合大爆炸宇宙論的的預期。

按照基本的邏輯判斷，不相信這個理論還能相信什么呢？這難道不是一個稍有科學素養(yǎng)的正常人最基本的認知嗎？

大爆炸宇宙論的興起。從上世紀初，美國著名天文學家愛德文·鮑威爾·哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹規(guī)律以來，愛因斯坦等現(xiàn)代物理學家、天文學家們就拋棄了靜態(tài)宇宙模型，認識到宇宙是動態(tài)的、有始有終的。

因為物理學家、天文學家是講科學講證據(jù)的，如果也罔顧事實睜開眼睛說瞎話，研究就無法進行下去，就會鉆入死胡同。

愛因斯坦的廣義相對論最開始的引力場方程就很難自圓其說，因為他開始崇信的是靜態(tài)宇宙論，這種認識統(tǒng)治了科學界幾百年，認為宇宙從來就如此，無邊無際，無始無終。

愛因斯坦也脫不了這個窠臼。

可他的引力場方程無論如何也得不出宇宙是一個靜態(tài)的結果，根據(jù)他的引力場公式Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv，必然推導出一個從未停止變化的動態(tài)宇宙。

為了能夠讓這個公式與靜態(tài)宇宙自洽，他不得不在這個公式中加一個“宇宙常數(shù)”，以維持靜態(tài)宇宙的結果，這個公式就變成：∧gμv+Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv，其中的“∧”為宇宙常數(shù)。

聽說哈勃發(fā)現(xiàn)了星系紅移，愛因斯坦立刻趕到哈勃工作的威爾遜天文臺驗證，親自觀測了紅移現(xiàn)象，證實后立刻公開承認自己的錯誤，去掉了場方程中畫蛇添足的宇宙常數(shù)，確定了今天大家熟知的愛因斯坦場方程：

Gμv=Rμv-(1/2)Rgμv=(8πG/c^4)Tμv

在這里，我們簡單了解一下何謂“紅移”。所謂“紅移”是光的一種多普勒效應，多普勒效應開始是用在聲音傳播上。

發(fā)現(xiàn)這個效應的是一位叫克里斯琴·多普勒·約翰的奧地利數(shù)學家、物理學家。

其實這種效應在我們的生活中都能感受到，當一輛救護車從遠處向你開來時，我們聽到的警笛聲會高昂激越，當經(jīng)過你身邊遠去時，警笛聲就會變得低沉舒緩。

但平常人聽到看到的東西并不會深入思考，科學家就不一樣。1942年某一天，多普勒經(jīng)過鐵路交叉處，恰逢一列火車從他身旁駛過，感受到了這種音調(diào)的變化，敏感的認識到其中一定有某種奧秘，從而開始了這項研究。

他發(fā)現(xiàn)這種變化與觀測者和聲源移動速度、聲速比值有關，比值越大，改變就越顯著。這種改變是聲源靠近時，波長會縮短，頻率會提高；聲源遠離時，聲波會加長，頻率會減慢。

后來人們把它稱為“多普勒效應”。

計算多普勒效應的公式為：

f=（u+v）/λ（聲源靠近）或f=（u-v）/λ（聲源遠離）

式中，f為接收到的頻率（Hz），u為波速（m），v為觀察者或波源移動速度（m），λ為原有波源波長。

后來人們發(fā)現(xiàn)各種波都具有多普勒效應，電磁波也不例外。

電磁波有波長和頻率，波長越長頻率越低，能量就越低；反之，波長越短，頻率越高，能量越高。

可見光也是一種電磁波，是電磁波譜里面處于0.38~0.76um波長的電磁波，因此也有多普勒效應。

光的多普勒效應就是藍移和紅移?？梢姽獠⒉皇俏覀兛吹降陌最伾?，是由七種顏色光譜組成，即紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。這七種顏色，紅光波長最長，為0.64~0.76um，紫光波長最短，為0.38~0.44um。

當這些顏色的光組合在一起時，我們看到的就是白光，成為復色光。而不同物體對不同波長的光吸收率不一樣，這樣我們就看到了一個五彩繽紛的世界。

復色光通過三棱鏡就會發(fā)生色散，解析出各種顏色的光譜。

人們發(fā)現(xiàn)，當光源快速靠近觀測者時，光波會變短，頻率變高，表現(xiàn)光譜向藍端移動；反之，光源遠離觀測者時，光波變長，頻率變低，表現(xiàn)光譜向紅端移動。

這就是光譜藍移、光譜紅移的來源。

哈勃觀測到的現(xiàn)象是，不管從那個方向看，星光都呈現(xiàn)出紅移現(xiàn)象，說明我們四面八方遠處的星系都在急速遠離我們而去。

而且這種遠離的現(xiàn)象具有各向同性，速率呈現(xiàn)越遠越快，與距離成正比例關系。

這就說明宇宙一直在而且依然不停的膨脹，除此之外還有一個蘊含的意義，就是在早先的時刻，宇宙星系天體相互就更靠近一些，在更久遠的最早時期，宇宙天體就必定在同一個地方。

所以哈勃的發(fā)現(xiàn)暗示了宇宙有一個大爆炸時刻，這個時刻起源于一個密度無限大，體積無限小的奇點。

也許有人會說，宇宙起源會不會是一個較大的球或者一個小宇宙呢?根據(jù)愛因斯坦場論，這是不可能的。因為當物體一旦縮小到自己的史瓦西半徑以內(nèi)時，就必然會塌縮成一個奇點。

這個問題時空通訊有過很多文章介紹，這里就不討論了。

整個宇宙都在膨脹，大爆炸宇宙論開始形成。哈勃的發(fā)現(xiàn)公布后，宇宙膨脹理論和大爆炸理論開始形成，漸漸成為了天文學的主流理論，大爆炸宇宙論成為科學界公認的主流標準理論。

哈勃通過對星系紅移現(xiàn)象的研究，發(fā)現(xiàn)河外星系視向退行速度約距離成正比，由此創(chuàng)建了哈勃定律。

哈勃定律又叫哈勃效應，其表達式為：v=Hd

式中，v為退行速度，單位：千米/秒（km/s）；H為哈勃常數(shù)，單位：千米/秒·百萬秒差距（km/s·Mpc）；d為與觀測者距離，單位：百萬秒差距（Mpc）。

1個秒差距（pc）約3.26光年（ly），Mpc就是326萬ly。

所謂哈勃常數(shù)就是在距離我們326萬光年的地方，星系離開我們的速度。有了這個數(shù)據(jù)，根據(jù)哈勃定律就可以計算出宇宙膨脹的速率。

十幾年來，科學家們一直想測得一個準確的哈勃常數(shù)。

國際上比較知名的探測數(shù)據(jù)有：

2006年馬歇爾太空飛行中心利用NASA錢德拉射線天文臺測算的數(shù)值為77 (km/s)/Mpc，±約15%；

2009年NASA根據(jù)遙遠星系la超新星測算的數(shù)值為74.2±3.6(km/s)/Mpc；

2013年歐洲航天局用普朗克衛(wèi)星測算的數(shù)值為67.80±0.77(km/s)/Mpc；

2019年德國科學家利用引力透鏡測算的數(shù)值為82.4(km/s)/Mpc。

這些探測計算數(shù)據(jù)各有千秋，但并不完全一致，甚至相差甚遠，說明一些理論或者觀測方法還有待商榷。

我們不厚此薄彼，取一個平均值，宇宙常數(shù)為75.1km/s/Mpc。

根據(jù)哈勃定律和得到的哈勃常數(shù)，以及一些綜合的觀測數(shù)據(jù)測算，科學家認為宇宙誕生于130~140億年前，比較多認同的說法為138.2億年前，現(xiàn)在理論上可觀測宇宙半徑為465億光年。

根據(jù)哈勃定律，我們代入數(shù)據(jù)，我們可以得出宇宙膨脹的速度為：

v=Hd=75.1x（46500000000ly/3260000ly)=75.1x13281=1072491km/s

也就是說，在可觀測宇宙最遠的邊際，星系離開我們的速度為107萬km/s，是光速的三倍多。

隨著探索發(fā)現(xiàn)的繼續(xù)，大爆炸宇宙模型的證據(jù)越來越豐富。這些證據(jù)包括：

宇宙元素豐度符合預期。大爆炸宇宙模型，把138億年前大爆炸開始那一刻，從普朗克時間（10-^44s）開始，描述了宇宙演化的整個過程。

宇宙時空從大爆炸的純能量中出現(xiàn)，然后出現(xiàn)了四種基本力，在極高溫度密度下，漸漸冷卻，一直到38萬年后才出現(xiàn)了中性原子，光才能夠脫耦而出。

宇宙最早只有氫元素和氦元素，還有極少的鋰元素等最輕的元素。隨著恒星生成，核聚變反應以及超新星大爆發(fā)，重元素才逐漸出現(xiàn)并增多。

現(xiàn)在宇宙中的元素依然是以氫和氦元素為主，其他元素只占1%左右。這些元素豐度基本符合大爆炸宇宙模型預期。

宇宙微波背景輻射發(fā)現(xiàn)。1948年，大爆炸宇宙論的鼻祖伽莫夫提出了宇宙熱大爆炸說，他認為我們現(xiàn)在還沐浴在早期高溫宇宙的殘余輻射中，其溫度為6K。

1964年，兩位年輕工程師彭齊亞斯和威爾遜，在調(diào)試他們那怪異的大喇叭天線時，發(fā)現(xiàn)一種無法解釋的噪音，各向同性強度一樣。在他們鍥而不舍孜孜以求下，終于發(fā)現(xiàn)這就是伽莫夫預言的宇宙微波背景輻射，宇宙大爆炸時的余燼，進一步測量和計算，這種輻射溫度為2.7K。

這就是著名的3K宇宙微波背景輻射，是20世紀60年代天文學四大發(fā)現(xiàn)之一，是繼哈勃紅移發(fā)現(xiàn)后的又一大天文發(fā)現(xiàn)，是大爆炸宇宙理論的又一個重大直接證據(jù)！

基于這個發(fā)現(xiàn)，彭齊亞斯和威爾遜于1978年獲得了諾貝爾物理學獎。給他們的頒獎詞指出：這一發(fā)現(xiàn)，使我們能夠獲得很久以前宇宙創(chuàng)生時期所發(fā)生的宇宙過程的信息。

發(fā)現(xiàn)了原初引力波。原初引力波是愛因斯坦在1916年發(fā)表的廣義相對論中的一個預言，他認為宇宙誕生之初大爆炸會產(chǎn)生時空波動，隨著宇宙膨脹演化，這種波動會削弱，但這種創(chuàng)世紀大爆炸的余響今天依然存在。

100年來，科學家們一直力圖找到這種引力波，數(shù)十年過去了，都未能如愿。

宇宙微波背景輻射被發(fā)現(xiàn)后，美國科學家們利用架在南極的BICEP2望遠鏡，觀測宇宙大爆炸這種余燼彌漫在宇宙空間的光子，計算表明原初引力波作用到這種光子會產(chǎn)生一種特殊偏振B模式，這種B模式將是原初引力波的“獨特印記”。

觀測到這種“印記”就意味著發(fā)現(xiàn)了原初引力波。

有了明確目標，研究人員終于在南極觀測到了這種引力波~比預想還要強烈的B模式偏振信號，經(jīng)過三年多的研究，排除了其他可能的干擾，于2014年3月17日宣布，首次發(fā)現(xiàn)了原初引力波存在的證據(jù)。

這個發(fā)現(xiàn)比2016年發(fā)現(xiàn)距離13億光年黑洞相撞形成的引力波要早好幾年。

原初引力波的發(fā)現(xiàn)，是大爆炸宇宙論的有一個重量級證據(jù)。

可以說，大爆炸宇宙模型的證據(jù)越來越充分。自從哈勃發(fā)現(xiàn)了星系紅移，大爆炸宇宙論作為一個科學猜想提出，100年過去了。

證據(jù)越來越多的涌現(xiàn)，幾乎沒有一個反證能夠證偽這個理論。

由此，時空通訊有什么理論不相信這個理論呢？

盡管這個理論還有許多需要彌補的證據(jù)，還不算很完美，但已經(jīng)是天文學界唯一的最具有說服力的宇宙模型理論了，沒有之二。

那么，那些不相信這個理論的人們又是憑什么不相信呢？有沒有更好的宇宙誕生演化理論拿出來曬一曬呢？或者說，有沒有能夠證偽大爆炸宇宙論的證據(jù)和數(shù)理邏輯呢？

我是個只相信科學和證據(jù)的科普作者，從來不頑固的堅持某一個觀點，只要能夠拿出正當理由，我當然樂意改變觀點，學習和接受新的知識和理論。我把它當做人生一大樂事。

謝謝閱讀，歡迎討論。

時空通訊原創(chuàng)版權，侵權抄襲是不道德的行為，敬請理解合作。