宇宙大爆炸理論 大爆炸宇宙論

2024年3月22日發(作者：慶佳節)

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宇宙大爆炸理論 大爆炸宇宙論

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爆炸之初，物質只能以中子、質子、電子、光子和中微子等基本粒子形態存在。宇宙

爆炸之后的不斷膨脹，導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，并復合成為通常的氣體。宇宙大爆炸理論氣體逐漸凝聚成星云，星云進一

步形成各種各樣的恒星和星系，最終形成我們如今所看到的宇宙。“宇宙并非永恒存在，

而是從虛無創生”的思想在西方文化中可以說是根深蒂固。雖然希臘哲學家曾經考慮過永

恒宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直堅持認為宇宙是上帝在過去某個特定時

刻創造的。像歷這種奇怪的現象，是因為當時的科學界受進化論推翻“上帝創造論”的哲

學思潮影響，盲目地反對傳統理論，不承認如《圣經》所言，宇宙是有一個起點的。這一

時期的西方科學界普遍堅持宇宙和物質是恒定不變、無始無終的。因此對于所有涉及說宇

宙和萬物都“有一個起點”的理論一概不予承認。包括像愛因斯坦這樣的大科學家也受其

影響。愛因斯坦在總結引力場方程，發現這個Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv的公式將推導出宇宙

其實是一個有著從未停止的物質變化的動態宇宙，于是在該公式中又強加了一個“宇宙常

數”，以維持靜態宇宙的計算結果。也就是說，最初的場方程其實是這樣的：∧

gμv+Rμv-(1/2)Rgμv=kTμv，其中常數“∧”為宇宙常數。但是自從1922年美國天文學

家埃德溫·哈勃開始觀測到到“紅移現象”開始，有關“宇宙膨脹”的觀點開始形成。

1929年，埃德溫·哈勃總結出了一個具有里程碑意義的發現，即：不管你往哪個方向

看，遠處的星系正急速地遠離我們而去。宇宙大爆炸理論換言之，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。事實上，似乎在大約100億至200億年之前的某

一時刻，它們剛好在同一地方，所以哈勃的發現暗示存在一個叫做大爆炸的時刻，當時宇

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宙無限緊密。

聽聞此事的愛因斯坦很快來到哈勃工作的威爾遜天文臺，在哈勃的帶領下親自進行了

紅移現象的觀測。訪問結束后，愛因斯坦公開承認了自己主觀意識影響科學結論的錯誤，

并去掉了場方程中的宇宙常數，于是就有了我們今天所熟知的愛因斯坦場方程。1948年前

后，伽莫夫第一個建立了熱大爆炸的觀念。這個創生宇宙的大爆炸不是習見于地球上發生

在一個確定的點，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發生，從

一開始就充滿整個空間的那種爆炸，爆炸中每一個粒子都離開其它每一個粒子飛奔。事實

上應該理解為空間的急劇膨脹。”整個空間”可以指的是整個無限的宇宙，或者指的是一

個就象球面一樣能彎曲地回到原來位置的有限宇宙。

根據大爆炸宇宙論，早期的宇宙是一大片由微觀粒子構成的均勻氣體，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。這統一的溫度是當

時宇宙狀態的重要標志，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、

原子乃至恒星系統得以相繼出現。

爆炸簡史

大爆炸開始時：約150億年前，極小體積，極高密度，極高溫度，稱為奇點。空間和

時間誕生于某種超時空——部分宇宙學家稱之為量子真空，其充滿著與海森堡不確定性原

理相符的量子能量擾動。

大爆炸后1043秒：約1032度，宇宙從量子漲落背景出現，這個階段稱為普朗克時

期。在此之前，宇宙的密度可能超過每立方厘米1094克，超過質子密度1078倍，物理

學上所有的力都是一種。在這個階段，宇宙已經冷卻到引力可以分離出來，開始獨立存在，

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