萬物始於大爆炸、宇宙的起點

1916年愛因斯坦發表廣義相對論，提出原初引力波，它是宇宙誕生之初產生的一種時空波動，隨著宇宙的演化而被削弱。如果科學家能夠發現原初引力波，便可以找到宇宙起源的證據。廣義相對論開啟了現代宇宙學。

現代意義上的大爆炸理論是由1932年勒梅特首次提出，他認為宇宙最初聚集在一個「原始原子」中，一場大爆炸使得原始原子碎片四散從而形成了宇宙。1948年，伽莫夫將愛因斯坦廣義相對論融入大爆炸理論中，提出原初物質由幾十億度高溫逐漸冷卻膨脹成宇宙。

也就是說今天我們稱之為宇宙的這個事物最初只不過是一個不到原子大小的點，在一秒內爆炸、冷卻、以遠超過光速的速度膨脹，然後在隨後幾十億年間不斷膨脹，直到如今。

那麼，宇宙究竟開始於哪一年，在宇宙大爆炸的初期，究竟發生了什麼，我們如何去觀測它呢？1964年，美國新澤西州貝爾實驗室的一對工程師在試圖建造更好的天線時意外發現了宇宙的起源。

在排除城市噪音、核彈和鴿子的糞便後，這兩名工程師，阿諾·彭齊亞斯(Arno Penzias)和羅伯特·威爾森(Robert Wilson)稱他們的讀數里奇怪的無線電嘶嘶聲是第一個被證實的宇宙微波背景輻射（CMB）信號。這種餘光產生於宇宙大爆炸之後，現在滲透了整個宇宙。

CMB是在大爆炸後三十萬年極端冷卻的環境下產生的電磁輻射，溫度在3K左右。電子在溫度下高度活躍並依附在原子核內形成原子，從而產生大量光子流。隨著宇宙和太空的自我膨脹，光波長被拉伸至微波範圍，從而變成了CMB。找到CMB就可以一窺大爆炸初期景象。

2010年7月5日，歐洲航天局發布了2009年升空的普朗克太空望遠鏡拍攝的首張宇宙全景圖，科學家可以從中看到137億年前大爆炸的火球殘骸，此外，它還捕捉到了宇宙微波背景輻射。科學家第一次看到了宇宙接近形成之時的樣子。

歐洲航天局製做了這張迄今最精確的5000萬像素宇宙微波背景輻射圖全景圖，在橢圓形邊緣的圖案內，密布藍色和棕色的光點，代表輻射溫度波動。這就是「大爆炸」38萬年後的宇宙景象。

此前，科學家普遍認為大爆炸發生在137.98億年前，2013年3月普朗克最新數據顯示宇宙膨脹速度比原先預期的要慢，因此宇宙年齡將調整為138.2億年，比先前增加8000萬年。

在大爆炸之後的百萬分之幾秒內，出現一種「夸克-膠子等離子體」物質，夸克和膠子以自由狀態存在，並隨著宇宙冷卻結合形成質子和中子等亞原子粒子，亞原子粒子形成原子，而原子最終形成今天的宇宙萬物。

CMB的地圖顯示的早期宇宙非常光滑，而大爆炸之後物質應該四處散落形成隨機的團狀物，而統一狀態，20世紀80年代，物理學家提出了一個膨脹理論，也即宇宙大爆炸後宇宙經歷了一個膨脹的時期。CMB地圖證實了該理論模型的某些預測。

大爆炸不僅創造了能量和物質，早在1964年天文學家就發現宇宙存在我們無法看到的物質。人類、行星、恆星和銀河系等的「普通物質」構成宇宙的4.9%，「暗物質」佔26.8%，推動宇宙膨脹速率不斷加速的「暗能量」則佔據宇宙剩餘的68.3%。

2014年3月17日，美國科學家宣布首次探測到了來自宇宙大爆炸的光在旅途中發生的扭曲現象，也稱B-模式，即原初引力波作用到微波背景光子後產生的特殊偏振模式，這證明了原初引力波的存在。

原初引力波相當於大爆炸的「餘響」，幫助人們追溯到大爆炸後短暫的急劇膨脹時期，即「暴漲時期」。科學家稱這是證明宇宙大爆炸的最直接證據。它的發現如同光線的彎曲、水星的近日點進動以及引力紅移效應的發現，再次證明了愛因斯坦的正確。

儘管宇宙來自於大爆炸是許多科學家所認同的，但依然有一些問題困擾著科學家。首先，宇宙是否有開端？宇宙學家薩斯坎德認為，即便宇宙確實存在一個開端，離現在也是久遠之極，以至於無論從任何實際角度來看，宇宙都像是永恆存在一般。

如果認為空間是指數暴漲的，那麼永恆的時光中真空的體積會變得極其龐大。如果有其它宇宙存在，我們的宇宙就不太可能是早期形成的。因此最早的那個起點肯定已經無存尋找了。也就是說我們永遠也無法知道宇宙究竟是如何開始的。

那麼，大爆炸前還有物質存在嗎？科學家認為宇宙膨脹引發了時空織布里的漣漪引力波。而且膨脹輕易的抹去了之前的任何記錄，因此我們無法確定大爆炸前是否有其它宇宙存在，我們只能假設多重宇宙存在的可能性。

此外，宇宙大爆炸之後1500萬年，CMB的餘光足夠溫暖，從而導致整個宇宙變成一個巨大的生命友好區。這個時期持續了幾百萬年，足以讓微生物而非複雜生命體出現。那麼，在那個時期是否有生命存在，科學家還需要進一步證實。

那麼，我們的宇宙最終將會走向何處？如果暗能量的強度仍然穩定增加，宇宙可能會在一場大撕裂里分崩離析；如果暗能量增加繼而又減少，那麼某些結構可能會從垂死的宇宙灰燼里重新生長出來。

由於宇宙大爆炸是以加速的速率膨脹，所有星系將以超光速的速度遠離我們，遙遠星系移動得要更快，最終我們將無法從地球或者銀河系內其它地方觀測到其它星系。大爆炸信號可能在1萬億年內消失。那時，銀河系將與仙女座相撞，孕育出銀河仙女星系。

文：鳳凰 / 解密

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