“這些理論的基礎是基於這樣一種假設，即宇宙中所有的物質都是在遙遠的過去，某一特定時間發生的一次大爆炸中產生的。”——弗雷德·霍伊爾
當我們從科學的角度思考宇宙的起源問題時，有一個理論可以解釋我們目前所看到的一切，那就是<strong>大爆炸！但並不是所有人都同意“大爆炸”的真正含義。
特別是，有些人認為：也許根本就沒有宇宙大爆炸。<strong>這個說法正確嗎？如果是，這到底是什麼意思？為了理解這一問題，讓我們回到100多年前，也就是我們第一次觀察天空中微弱的螺旋和橢圓星雲的時候。
速度異常的模糊"星雲"
今天，我們看到上圖時，很容易會說：“恩，那些是星系！”但一個世紀以前，情況就不那麼明朗了。因為那時的望遠鏡不管是從口徑還是光學系統上都不能和今天的相提並論。當時人們只能看到明亮的星系核心，而且成像還很模糊，更不能看到組成星系的單個恆星。所以我們現在認為的星系，在當時被簡單地當作是一種星雲。但有一件事非常奇怪，不符合常理：它們的運行速度。
當時人們已經知道了，每一種元素都有它自己的特徵光譜，也就是特定的吸收線或發射線。而這些譜線都有特定的波長。例如，氫的譜線總是在656、486、434和410納米處，每一處都對應一個特定的原子能躍遷。
在這些螺旋和橢圓星系中（當時認為是星雲）均出現了特定的吸收線，但吸收線的波長明顯偏離正常範圍。
上圖可以看到，最下方的星星就代表了元素吸收線的標準光譜，越往上星系離我們越遠就紅移的越厲害。
這怎麼解釋？當然，並不是這些星雲中有某種類型的新元素或某種類型的新物理定律（組成和物理定理是通用的），而是這些星雲在快速地移動，或者靠近我們，或者遠離我們。下面也要的物理學遠離大家很清楚，就是多普勒效應！就像警笛靠近我們或遠離我們時，會發生音調變化一樣，一個遙遠的物體的波長也會根據它是向我們移動還是遠離我們而發生改變。
如果它向我們移動，光就會向光譜藍端移動；如果它遠離我們，光就會向紅端移動。20世紀初，韋斯圖·斯利弗發現，宇宙中絕大多數的螺旋星雲都向光譜的紅端移動，而且移動速度比當時已知的任何物體都要快！所以當時人們就已經意識到了，這些“星雲”應該不是銀河系中的物體。
一個膨脹的宇宙
這個問題直到20世紀20年代，才有人真正解開了這個謎團。著名的哈勃望遠鏡是以埃德溫·哈勃的名字命名的，他當時正在觀察這些螺旋星雲，偶然間發現了一顆變星。當時人們已經瞭解了變星的周光關係，哈勃也通過這一發現算出了這個螺旋星雲和我們距離，並得出結論：它遠在我們的銀河系之外。
當然，哈勃並沒有就此止步。他繼續測量了到其他幾十個星系的距離，當他把這些距離數據和斯萊弗的速度數據結合起來時，哈勃發現了一個不同尋常的現象：平均來說，一個星系離我們越遠，它遠離我們的速度就越快。於是膨脹的宇宙就此誕生了。
在廣義相對論的背景下，一個充滿物質和輻射的時空並不能很好地保持靜止狀態。這就是愛因斯坦往方程里加宇宙常數原因！宇宙要麼膨脹，要麼收縮，這取決於其中有多少能量。而我們觀察到的是，我們的宇宙從過去密度更高的狀態膨脹到了今天這個更加稀疏的狀態。
因為光（輻射）擁有的能量取決於它的波長，這就意味著，如果宇宙在過去更小，那麼它在過去也更熱，能量更高。
回到宇宙的過去，看看都發生了什麼
其實宇宙的起源就是我們根據今天的膨脹反推出來的！想象一下，我們讓宇宙在過去變得更小、更熱、更密集。會發生什麼呢？
- 首先宇宙會變得又熱又稠密，在早期原子本身都無法形成；一切都是熾熱的電離等離子體。因為中性原子會被電離，這很好理解。
- 在往前呢？原子核也無法形成；質子和中子結合的原子核會高能輻射粒子炸開，這時的宇宙是一個除了氫之外沒有其他元素的自由粒子的海洋。
- 在往前呢？這時的宇宙能量之高，會讓兩個光子自發的產生物質和反物質對，從而產生了宇宙中所有已知的（甚至一些迄今為止尚未發現的）粒子。
- 最後，如果我們回到一個任意，甚至是無限熱和稠密的時代，我們會到達一個奇點：一個所有時間，空間和能量都凝聚成一個點的地方。
這一觀點，即：一切都起源於一個“宇宙蛋”、一個“原始原子”或一個“任意高溫、稠密狀態”，就是我們今天所說的熱大爆炸。
大爆炸是否描述了宇宙的起源？
這是大爆炸的最初定義。自從這個想法被提出以來，我們已經瞭解了很多關於宇宙的事情。特別是，我們已經瞭解到，宇宙中除了物質和輻射，還包含了大量的空間本身固有的能量，或暗能量，或宇宙常數，或真空能量（都是同義詞）。現在宇宙包含的暗能量相對較少，但在早期它包含了大量的暗能量。
宇宙在被物質和輻射主導之前，宇宙是由空間本身固有的能量主導的，這一理論在20世紀70年代末和80年代初首次提出，並在90年代初首次通過觀測得到證實。當你聽說宇宙暴脹（或宇宙加速膨脹）時，這就是我們所說的：宇宙不是由物質或輻射主宰的時代，而是由空間本身固有的能量主宰的時代。
以真空能量或暴脹為主導的宇宙，與以物質或輻射為主導的宇宙演化方式不同。
宇宙的比例（y軸）與時間的關係。
上圖就是真空能量主導宇宙和物質以及輻射主導宇宙的區別，看起來這些不同的宇宙只是在大小細節上有所不同，但它們都以一定的速率從某一起點開始膨脹。讓我們仔細看一看“最開始”的時刻。
藍線和紅線代表一種“傳統的”大爆炸場景，即一切從時間t=0開始，包括時空本身。在暴漲的情況下(黃色)，我們永遠不會到達奇點，在奇點中空間會變成奇異狀態；空間只會在過去變得任意小，而時間卻會永遠向後走。
一個由物質或輻射主導的宇宙，實際上，將來自一個奇點，來自空間和時間首次出現的時刻，但對於一個暴脹的宇宙來說，沒有這樣的時刻。因為宇宙中的暗能量一直存在，宇宙一開始就在暴脹。
換句話說，如果宇宙在一開始就已經處在一個暴脹階段了，我們認為這個階段一直存在！那麼我們憑直覺知道的（沒有理論依據）：空間和時間在某個地方首先出現！這個想法現在想來，就有點不可邏輯了。
當宇宙學家談論大爆炸時，他們指的是以下兩種情況之一：
- 我們可以觀測到的宇宙從高溫、稠密、膨脹的狀態中誕生，膨脹、減速、冷卻，併產生了元素、原子、恆星、分子、行星，最終形成了我們。
- 最初的奇點代表了空間和時間的誕生。
唯一的問題是，雖然這兩種解釋在上世紀60年代是可以互換的，但現在已經不一樣了。
第一種解釋：熱的、稠密的、膨脹的狀態作為“大爆炸”仍然有意義，但第二種解釋不再有意義了。事實上，關於空間和時間從何而來的問題，各方仍有很多爭論，目前並沒有理論依據。
其實我想說的是，我們心中有個起源也好，至少有個答案。雖然“大爆炸”代表了我們在宇宙中看到的一切事物的起源，但它不再是宇宙的起源、不再是時間和空間的起源。
那大爆炸真的發生了嗎？根據第一個定義，絕對發生了。如果根據第二個定義，我們可能需要重新考慮使用“大爆炸”這個術語了。它只代表了，一部分起源，並不能完整的描述宇宙的起源。
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