宇宙起源
关于宇宙起源与演化的理论
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历史版本
宇宙包含空间和时间，是一切物质及其存在形式的总体。[6][7]人们一直试图解释宇宙的本质和起源，宇宙起源是一个极复杂的科学问题，涉及对宇宙的起始时刻的探究，尤其是如何从起始时刻演化成为现在人类观测到的宇宙。[1][2]
宇宙起源问题归属于现代宇宙学，是天体物理学的分支，源头可以追溯到20世纪初。1915年，美籍犹太裔物理学家阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）发表广义相对论并提出了场方程，为宇宙起源的理论模型奠定了理论基础。[8][9]1929年，哈勃（Hubble）观测到星系的退行速度和距离成正比，推断出宇宙正在膨胀。[10]1946年，伽莫夫（Gamow）提出宇宙起源的“大爆炸理论”（The Big Bang Theory）并推导出宇宙早期的核合成，他的学生阿尔菲（Ralph Asher Alpher）进一步完善了他的结论，阿尔菲认为辐射主导着早期宇宙，且这个背景辐射场今天依然存在，其特征温度为几K，处于微波波段。[11][12]这种微波背景辐射在1965年被阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）偶然间观测到，伽莫夫提出的“大爆炸理论”也逐渐得到重视。[13]
“大爆炸理论”（The Big Bang Theory）是现代宇宙学中最有影响的一种学说，该理论认为宇宙起源于一个无维度的点，而宇宙诞生于一次“爆炸”，从而创造了时间、空间和一切物质。[1]然而，大爆炸无法解释“大爆炸之前的宇宙”，也就是最初的“奇点”，一部分 科学家认为“宇宙确实是从大爆炸开始的，但没有理由相信真正的物理宇宙也是如此”。[14][15]对此，也有科学家尝试根据弦理论（String theory）或圈量子理论（Loop quantum gravity）等量子引力理论解释”大爆炸之前的宇宙”，但缺乏可验证的量子引力理论。[14][16][17]其它关于宇宙起源模型也存在一些问题，现有的观测数据还无法排除或确认这些模型中的任何一个。[18][19]
研究经历
宇宙起源研究的历史可以追溯到古希腊的哲学家，如亚里士多德（Aristoteles）提出了有关天体运动的理论。当时理论更多地基于哲学推断，缺乏观测支持。欧洲中世纪时期，一些天文学家的著作被翻译成拉丁文，促进了天文学的研究。然而，这个时期天文学受到教会的支配，而科学观点受到限制。文艺复兴时期，哥白尼（Nicolaus Copernicus）等人提出了日心说，带来了自然科学的复兴。17世纪，牛顿发表了引力理论；1915年，爱因斯坦发表了广义相对论，两者为研究宇宙起源提供了理论支持。17世纪，伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）、艾萨克·牛顿（Isaac Newton）先后发明制造了折射式望远镜和反射式望远镜并将之对准太空，从此开启了真正意义上的天文观测。此后，工业革命带来的照相技术与光谱分析技术成为天文学和宇宙起源研究的重要组成部分。[3]