1.上古理论

遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？冥昭瞢闇，谁能极之？

冯翼惟象，何以识之？天何所在？十二焉分？日月安属？列星安陈？

最近因天问号火星探测器的刷屏，屈原的《天问》也被人们所熟知。屈原的这一系列问题，精彩独到，发人深省，可见古人探索这广袤无垠宇宙的历史由来已久。

屈原问天

中国神话中，自盘古开天辟地后，阴阳二气划分，日月星辰乃生，可见古人认为宇宙是有一个“开始”的，且诞生出“天圆地方”“形如鸡子”“万物一体”等宇宙假说。

而西方的古典学者一般认为宇宙无限且永恒，它生于黑暗虚空，无始无终，均衡静谧，且诞生出“杂乱无序”“物我两分”“抽象对立”等宇宙概念。毕达哥拉斯这派的哲学家，甚至认为宇宙是数，万物皆数。

毕达哥拉斯万物皆数

2. 近代发展

由于观测手段和条件的限制，人类对宇宙的了解长期处于蒙昧状态。直到1929年，爱德文·哈勃（Edwin Powell Hubble，1889—1953）在美国洛杉矶的威尔逊天文台观测并分析出河外星系正以极快速度飞离地球。这一发现，震惊了当时的科学界，一个大胆的猜想就要被证实——宇宙在不断膨胀。

其实早在两年前，比利时天文学家乔治·勒梅特（Georges Lemaître，1894－1966）就通过研究爱因斯坦场方程，首次提出了最原始的宇宙大爆炸或大膨胀假说。

爱德文·哈勃

勒梅特认为宇宙在膨胀，而膨胀就有一个开始，进而他将宇宙的诞生追溯到一个“原始原子（primeval atom）”的爆炸。

爱因斯坦由于坚持静态宇宙模型，即便他认为勒梅特的计算没有错误，但也拒绝接受勒梅特的这种奇异宇宙观，爱因斯坦甚至对勒梅特说道：“你的数学是正确的，但你的物理是可怕的。”

1933年1月，勒梅特（中）在加州理工学院讲课后，与密立根（Millikan，左）和爱因斯坦（Einstein，右）合照

3. 爱因斯坦的物理直觉

其实在1917年，爱因斯坦在研究广义相对论时，就已经意识到宇宙必然在膨胀或收缩，但他坚持自己的物理直觉，坚持他那想象中美好、完美的静谧宇宙观。于是爱因斯坦创造性地引入一个“宇宙常数”来人为抵消掉了公式中的不协调因素。

后来，随着越来越多的证据出现，宇宙膨胀成为几乎公认的事实，爱因斯坦也逐渐改变了观点，并感叹自己引入“宇宙常数”是一生中犯下的最大错误。

爱因斯坦宇宙常数

不过现在科学家们通过对超新星红移的测量表明，宇宙是在加速膨胀，这是由于暗能量的存在而引起的，所以爱因斯坦的“宇宙常数”作为暗能量、暗物质的代表又被重新启用。

4. 大爆炸理论的完善

勒梅特的宇宙膨胀和大爆炸学说在沉寂两年后，被哈勃的实验观测所初步证实。当时的观测条件很有限，哈勃穷竭精力才整理出40多个星系的光谱，然而这些河外星系普遍表现出的红移现象，已经足够支持勒梅特的理论了。哈勃从观测数据中明确了两点理论：1.河外星系在逐渐远离地球；2.离地球越远的星系，远离速度越快。

最初的大爆炸模型还比较粗糙，后来，俄国物理学家乔治·伽莫夫（George Gamow）、美国科学家拉尔夫·艾弗（Ralph Asher Alpher）和罗伯特·赫尔曼（Robert Herman）对其进行了改良、完善，推测出我们所在的宇宙是两三百亿年前发生的一次大爆炸而形成的。同时，他们也预测到宇宙微波背景辐射的存在，这将让大爆炸理论在学术界彻底站稳脚跟。

宇宙微波背景辐射

5. 微波背景辐射与引力波

大爆炸学说诞生以来，其理论就受到广泛质疑，稳态派与爆炸派不时产生激烈交锋。1964年，在美国新泽西州霍姆德尔镇的贝尔实验室，工程师彭齐亚斯（Arno Allan Penzias）和威尔逊（Robert Woodrow Wilson）意外地发现了强度为3K的宇宙微波背景辐射，这种辐射是宇宙大爆炸早期的“财产遗留”，它强有力地证实了大爆炸理论。

2014年3月，美国物理学家发现了爱因斯坦在论文中提出过的宇宙原初引力波。原初引力波是宇宙诞生之初产生的一种时空波动，如同大爆炸的“余响”，这一发现，成为大爆炸理论发展的又一里程碑。

原初引力波

今天，宇宙大爆炸理论（the Big Bang Theory）已成为最有说服力的宇宙形成学说，在科学界也已得到广泛认可。