宇宙大爆炸存在什么证据？

诺贝尔物理学奖的一半颁给了天文学家詹姆斯·皮布尔斯（James Peebles），以表扬他为宇宙大爆炸理论做出了主要的进献。时至今日，宇宙大爆炸理论已经当作了描述宇宙发源和演化的本家儿导理论。那么，有什么强有力的证据可以或许撑持宇宙大爆炸理论呢？

哈勃心猿意马律

在1929年之前，稳恒态宇宙的不雅念根深蒂固。就连爱因斯坦也认为宇宙是静态的，他在创立广义相对论时，给引力场方程引入宇宙学常数，使得方程不会呈现动态宇宙的解。然而，哈勃的重大发现改变了这一切。

1924年，哈勃经由过程造父变星测出了一度被认为是银河系星云的距离。成果发现，那些星云不成能在银河系的规模之内，哈勃意识到它们其实是银河系外的星系，它们就像银河系那样由大量的恒星构成。河外星系的发现，开启了现代天文学的全新篇章。

此后不久，在研究星系光谱时，哈勃注重到，宇宙中大部门星系的光谱都呈现了红移的现象。多普勒效应表白，当声源远离不雅测者时，频率会下降，反之亦然。同样的纪律也合用于光源，当光源远离不雅测者时，其频率会降低，波长会拉长，光谱表示出红移。

是以，光谱呈现红移的星系表白它们在远离银河系。不仅如斯，距离银河系越远的星系，其光谱的红移值越大，这意味着它们的退行速度越快。星系的距离和退行速度呈现出线性关系，这就是闻名的哈勃心猿意马律。

宇宙中遍及存在的引力会让星系互相接近，而星系大都在退行的事实表白，空间布局在膨胀，导致宇宙中的星系不会被引力吸引到一路，而是会被互相拉开。既然此刻的宇宙在膨胀，这意味着曾经的宇宙更小更密。若是追溯到时候初步，宇宙中的所有工具，就连空间自己，城市集中在一个无限小的奇点之中。于是，哈勃心猿意马律当作了宇宙大爆炸理论的第一个强有力证据。

宇宙微波布景辐射

若是宇宙发源于炽热致密的奇点，那么，发生过大爆炸的早期宇宙必然很是热。借使倘使早期宇宙处于高温的状况，即便颠末上百亿年的空间膨胀和冷却，这些热量不会消逝。皮布尔斯等人展望，此刻的宇宙中还残留着高于绝对零度几度的布景辐射，可以在微波波段探测到。

1964年，威尔逊和彭齐亚斯两位射电天文学家不测发现了一种各标的目的同性的辐射旌旗灯号。皮布尔斯等人很称心识到，这个旌旗灯号就是他们此前所预言的宇宙微波布景辐射。发现宇宙微波布景辐射的两位天文学家在1978年获得了诺贝尔物理学奖，而皮布尔斯也终于在2019年获得了诺贝尔物理学奖。

不雅测表白，宇宙微波布景辐射十分平均，无论朝着哪个偏向不雅测，城市领受到不异的布景辐射，温度大约为2.725开氏度，它们是来自于宇宙春秋为38万年时的宇宙第一缕曙光。布景辐射中存在大约百万分之五的温度涨落，这种极其轻细的不平均性最终激发了星系、星系团等大标准布局的形当作。各标的目的同性的宇宙微波布景辐射表白，早期宇宙处于高温高密度的状况，这是宇宙大爆炸的另一大自力证据。

宇宙元素品貌

在地球上，地壳中的氧、硅、铝、铁、钙等元素的品貌很高，大气的本家儿要当作分为氮气和氧气，但这并不料味着宇宙的元素构成也是如斯。因为放眼宇宙，地球只是九牛一毫，地球的元素品貌远不克不及代表宇宙。

地球的质量为太阳的百万分之三，太阳的质量达到了太阳系总质量的99.86%。经由过程光谱阐发可知，太阳质量的74%是来自于第1号元素——氢，24.9%来自于第2号元素——氦，其他重元素的质量占比很是低。进一步阐发表白，其他恒星和星云的元素组成也是近似的。总体而言，宇宙重子质量的75%是氢，24%是氦，别的1%是其他重元素，这与宇宙大爆炸模子的展望完全一致。

按照宇宙大爆炸理论，宇宙在最初几分钟里履历了原初核合当作过程。当宇宙温度降低到必然水平时，不变的氢原子核（质子）和中子就能大量形当作，氢原子核又会与中子进一步连系当作氦原子核。当空间进一步膨胀，宇宙敏捷降温，其他更重元素没有前提被合当作出来，它们都是来自于后来的恒星核聚变、超新星爆发以及中子星碰撞。

按照质量比例，太始核合当作会发生3:1的氢和氦，这个预言与不雅测成果完全一致。是以，宇宙元素品貌是宇宙大爆炸的又一个主要证据。

星系演化和宇宙平均性

光的传布速度不是无限的，它们在一年的时候里只能传布1光年的距离。是以，当我们不雅测宇宙时，我们看到的都是曩昔的宇宙，并且看得越远，看到的时候越早，例如，我们看到的太阳是8.3分钟之前，织女星是25年之前，三角座星系是300万年之前。

哈勃太空千里镜可以或许让我们看到艰深的宇宙，从而让我们知道早期宇宙的环境。哈勃不雅测了一系列距离分歧的星系，它们代表了分歧期间的星系，这样我们就能领会到星系的演化。哈勃极深场让我们看到了132亿年前的星系，而最早的星系甚至可以追溯到宇宙降生只有4亿年之时，也就是134亿年之前。

与今朝的星系比拟，遥远星系的尺寸凡是更小，外形比力不法则，发育加倍不全，它们包含更多的年青恒星，看起来更蓝。也就是说，跟着时候的推移，星系在不竭当作长和演化，宇宙中的星系最初是星云形当作而来的，这也能证实宇宙大爆炸模子。

别的，固然宇宙中的星系会在某些处所堆积形当作星系团等大标准布局，但在更大规模上，宇宙长短常平均的，其一致性可达99.99%，这也是宇宙平均膨胀和演化的有力证据。

总之，多种自力的证据都指标的目的了统一个成果——宇宙曾经有一个初步，早期宇宙比此刻更小更热更密。固然宇宙大爆炸理论还不尽完美，但它是今朝描述宇宙发源和演化的最好理论，将来还会不竭获得完美。

发表于 2019-11-25 02:00
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