宇宙大爆炸说
宇宙有没有起源?如果有,它来自哪里呢?
早在1927年,比利时天文学家勒梅特就指出,宇宙在早期应该处于非常稠密的状态1932年,勒梅特进一步提出,宇宙起源于被称为“原始火球”的爆炸。
1948年,美国科学家伽莫夫、阿尔弗、赫尔曼提出了“热大爆炸宇宙学”,伽莫夫等人建立这一理论的最初目的是为了说明宇宙中元素的起源,因此他们将宇宙膨胀和元素形成相互联系起来,提出了元素的大爆炸形成理论。
按照这一理论,宇宙大爆炸初期生成的氦丰度为30%,而由恒星内部核合成的氦丰度仅为3%~5%,其余的氦丰度只能来自宇宙大爆炸的核合成,从而证实了大爆炸宇宙学的科学性。
该理论认为,宇宙膨胀是按“绝热”的方式进行的,宇宙是从热到冷逐渐演变的。
在宇宙形成的早期,辐射和物质的密度都很高,光子经过很短的路程就会被物质吸收或散射,然后物质再发射出光子,辐射和物质频繁地相互作用,当宇宙温度下降到大约3000K时,质子与电子便结合成氢原子,对辐射的连续吸收大大减少,物质跟辐射之间的相互作用已经微乎其微了,宇宙对辐射变得透明,光子可以在空间自由地穿行。宇宙的热辐射主要是可见光和红外线。
时至今日,宇宙膨胀带来的迁移,使温度为3000K的宇宙辐射的最大强度移到微波波段,称为宇宙微波背景辐射。阿尔弗等人计算出与微波背景辐射相对应的温度为5K左右。
1965年,美国科学家彭齐亚斯和威尔逊在7.35厘米的波长上接收到了来自各方向的宇宙的微波噪声,噪声的信号强度等效于温度为3.5K的黑体辐射。
微波背景辐射的发现,有力地支持了热爆炸宇宙模型。因此,大爆炸宇宙学得到了大多数科学家的认同。