大多數人認為他們對大爆炸的了解是錯誤的

許多教科書和科學教育家都試圖將大爆炸描述為宇宙的誕生——在特定時刻發生的爆炸性開始，創造出物質並將其像手榴彈的彈片一樣拋入虛空。

但大爆炸並不是真正的創造時刻——更像是其後果。大爆炸並不是從某個特定位置出現的，而且這不是爆炸——至少不是傳統意義上的爆炸。

流行文化——以及宇宙學家，不情願地——犯了一個不幸的錯誤，為這個甚至讓人想起火藥爆炸的聲音的理論起了一個名字。所以…？

「人們常說，我們現在可以觀察到的整個宇宙曾經被壓縮成高爾夫球大小的體積，」諾貝爾獎得主天文物理學家、高級計畫科學家約翰·馬瑟寫道。的， 在一篇文章為了Theedge.org。 “但我們應該想像，高爾夫球只是當時無限宇宙的一小部分。”

大爆炸理論描述了一個事件現存的太空——當時更熱、更稠密、更小——突然迅速地開始伸展。原始宇宙是一鍋由微小粒子、光和能量組成的滾燙燉牛肉，但隨著它的膨脹，空間冷卻到足以允許發生，例如形成原子和元素。今天，擴張仍在繼續。

就是這樣。它沒有顯示擴張之前的條件是什麼。它不假設宇宙正在膨脹成什麼。它甚至沒有解釋最初導致擴張的原因。試著將這事件想像為爆炸可能會導致一些錯誤的結論，這是有原因的。

伊利諾伊州費米實驗室的高級科學家唐·林肯 (Don Lincoln) 表示：“沒有一位有信譽的科學家會聲稱我們詳細了解宇宙開始時發生的事情。我們只是不知道。”一個視頻。 “儘管我們並不知道宇宙是如何開始的一切，但我總是對我們知道的如此多的事實感到震驚。”

大霹靂屬於可見的宇宙

要理解大爆炸以及馬瑟先前的評論，首先要澄清這個理論適用於可見的宇宙，而不是整個宇宙。可見宇宙是一個以我們從地球角度觀察的宇宙氣泡，其半徑由光速決定。整個泡沫約920億寬的。

氣泡的大小不是由望遠鏡的射程決定的，而是由光的字面限制決定的。存在一個最大距離光子可以旅行到宇宙時代的觀察者那裡。這個邊界被稱為宇宙光地平線：任何超越它的潛在訊號都沒有時間到達我們——而且它們永遠不會，甚至在未來數十億年也不會。這是因為在一定的極限距離上，遙遠的物體後退的速度比光速還快。

那麼這個泡沫之外還有什麼呢？沒有人知道，因為它是看不見的，但科學家可以推測還有更多的宇宙。畢竟，隨著空間的膨脹，科學家意識到，每一秒都有數以千計的恆星正在逃離我們的視野，超越地平線。

大爆炸到底發生在哪裡？

大爆炸應該被認為是時間上的一個“點”，但不是發生在特定的地方。天文學家常說大爆炸無所不在，如果你一直認為大爆炸就像一顆引爆的炸彈，那麼這是一個令人困惑的想法。

相反，想像一個假設的場景，其中空間被濃縮在一個斑點內，就像針頭大小的氣球一樣。然後想像一下這個小氣球不知何故膨脹成橘子大小。在這個類比中，你可以開始理解為什麼大爆炸沒有「原點」：沒有任何東西留在針頭開始的地方；針頭點呈指數級變大。

這就是為什麼許多天文物理學家說可知宇宙中的任何地方都可以被認為是宇宙的一部分的原因之一大爆炸的中心。根據該理論，並沒有特定的地點被風吹走。

大爆炸並不是真正的爆炸

科學觀察支持宇宙快速擴張與爆炸的觀點。例如，如果發生了鞭炮式爆炸，將物質向外散射，則物理定律將規定，距離爆炸地點較遠的碎片將比距離起始點較近的碎片移動得更快。

「那是因為遠離鞭炮的物體必須移動得更快。這就是它們遠離鞭炮的原因，」林肯說。

但這不是天文學家所看到的。在宇宙中，星系之間的空間不斷增大，全部方向——不僅僅是相對於中心點。天文學家埃德溫·哈伯，對於誰來說後來被命名為1929年發現的。

哈伯使用加州的 100 吋胡克望遠鏡注意到，星系距離銀河系越遠，地球的家鄉星系，它似乎退行得越快。他透過繪製 24 個附近星系的速度和距離得出了這一結論。該圖顯示，一切都在以與距離成正比的速度向各個方向均勻漂移。

擴張速度被稱為哈伯常數。哈伯觀測兩年後，一位比利時天文學家兼牧師，喬治·勒梅特，利用這個前提發表了第一個類似大爆炸的理論來解釋宇宙的起源。

天文學家如何知道宇宙正在膨脹

隨著哈伯發現空間本身正在膨脹，科學家已經能夠估計宇宙的年齡。速度的公式（您可能在高中時已經學過）是距離除以時間。科學家已經知道星系的速度和距離，因此他們可以透過距離除以速度來計算出持續時間。

如果科學家把時鐘從現在倒回到已知宇宙中的一切都皺縮成那個癟了的小氣球的時候，它就會發生在大約。

因此，如果宇宙已有 138 億年的歷史，人們可能會錯誤地假設宇宙可見氣泡的半徑為 138 億光年，總寬度為 276 億光年。但宇宙並不是靜止的，物體之間的距離也不是固定的。空間的膨脹解釋了可見宇宙直徑 276 億光年和 920 億光年之間的差異。

科學家推翻了宇宙大爆炸嗎？

科學家並沒有反駁大爆炸理論，但他們從不同研究團隊的測量中發現了膨脹率（哈伯常數）的差異。這種分歧被稱為哈伯張力。

簡而言之，基於對當前宇宙的望遠鏡觀測的速度測量值略高於基於宇宙初期已知條件的預測值。在過去的幾年裡，天文學家認為有某種原因導致膨脹速度加快。研究使用韋伯望遠鏡發現膨脹率有小但顯著的差異很可能不是誤算的結果而是宇宙的一個尚未被理解的面向。

當科學家們努力解開這個謎團時，大爆炸可能需要一些調整，但到目前為止，這種差異還沒有顛覆底線，即空間曾經更小、更熱，然後突然延伸，並且仍在膨脹。

早期宇宙的膨脹率

研究人員利用所謂的「嬰兒宇宙」的數據計算了嬰兒宇宙的膨脹率。宇宙微波背景。美國物理學家阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜意外發現了這個現象，1965 年使用電波望遠鏡拍攝到的大爆炸 38 萬年後的微弱餘輝。

大約在同一時間，一個單獨的團隊普林斯頓大學曾預測這樣的波浪應該存在。如果天文學家是考古學家，這項發現將類似於發現。這是任何人所見過的宇宙中最古老的東西。

這種熱訊號從距離我們超過 460 億光年的原子輻射出來，並延伸成微波，充滿了天空。歐洲太空總署的普朗克任務繪製微波圖來測量溫度的微小波動。這些細微的變化使科學家能夠推斷出當時的膨脹率。

「宇宙膨脹」理論如何適應大爆炸

宇宙膨脹試圖描述大爆炸敘事中一個短暫但關鍵的階段，將宇宙推向其膨脹時間線。

麻省理工學院的理論物理學家艾倫·古斯 (Alan Guth) 在 1980 年提出了這個想法。暗能量，推動了宇宙早期瞬間的快速膨脹。這個階段將持續萬億分之一秒的一小部分。然後，推動通貨膨脹的能量就停止了。

「我通常將通貨膨脹描述為大爆炸的『爆炸』理論，」古斯說在2014年的問答中由大學。 「在其最初的形式中，大爆炸理論從來都不是爆炸理論。它沒有提到什麼爆炸、為什麼爆炸或爆炸之前發生了什麼。”

在膨脹階段，微小的宇宙將以比光速更快的速度膨脹。請注意：它不會違反任何物理定律。

林肯說：“確實，沒有任何東西可以比光更快地穿過太空，但空間膨脹的速度沒有任何限制。”

「大爆炸」的名字是如何得來的

弗萊德·霍伊爾英國天文學家和著名科學傳播者，在很大程度上被認為是 1949 年創造「大爆炸」的人。但如今，許多天文物理學家和宇宙學家都對這種用詞不當感到遺憾。

據報道，在英國廣播公司的一次廣播中，霍伊爾描述了基於“宇宙中所有物質都是在遙遠過去的特定時間的一次大爆炸中創造”的理論。成績單刊登於 BBC 雜誌。後來他在 1950 年出版的《宇宙的本質》一書中再次提到了這個短語。

據報道，霍伊爾對宇宙突然起源的想法猶豫不決，但他並沒有輕蔑地使用“大爆炸”這個詞。最近的一篇文章關於這件事在日記裡自然。相反，他打算用描述性隱喻來傳達這個假設，以幫助透過廣播傳達這一觀點。

他們被包圍了， 的確。