“大爆炸宇宙論”認為：宇宙是由一個緻密熾熱的奇點於150億年前一次大爆炸後膨脹形成的。1929年，美國天文學家哈勃提出星係的紅移量與星係間的距離成正比的哈勃定律，並推導出星係都在互相遠離的宇宙膨脹說。
宇宙並非永恆存在而是從虛無創生的思想在西方文化中可以說是根深蒂固。雖然希臘哲學家曾經考慮過永恆宇宙的可能性，但是，所有西方主要的宗教一直堅持認為宇宙是上帝在過去某個特定時刻創造的。
象歷史學家一樣，宇宙學家意識到開啓未來的鑰匙在於過去。
早在1929年，埃德溫·哈勃作出了一個具有里程碑意義的發現，即不管你往哪個方向看，遠處的星係正急速地遠離我們而去。換言之，宇宙正在不斷膨脹。這意味着，在早先星體相互之間更加靠近。事實上，似乎在大約100億至200億年之前的某一時刻，它們剛好在同一地方，所以哈勃的發現暗示存在一個叫做大爆炸的時刻，當時宇宙無限緊密。
1950年前後，伽莫夫第一個建立了熱大爆炸的觀念。這個創生宇宙的大爆炸不是習見於地球上發生在一個確定的點，然後嚮四周的空氣傳播開去的那種爆炸，而是一種在各處同時發生，從一開時就充滿整個空間的那種爆炸，爆炸中每一個粒子都離開其它每一個粒子飛奔。事實上應該理解為空間的急劇膨脹。"整個空間"可以指的是整個無限的宇宙，或者指的是一個就象球面一樣能彎麯地回到原來位置的有限宇宙。
根據大爆炸宇宙論，甚早期的宇宙是一大片由微觀粒子構成的均勻氣體，溫度極高，密度極大，且以很大的速率膨脹着。這些氣體在熱平衡下有均勻的溫度。這統一的溫度是當時宇宙狀態的重要標志，因而稱宇宙溫度。氣體的絶熱膨脹將使溫度降低，使得原子核、原子乃至恆星係統得以相繼出現。
從1948年伽莫夫建立熱大爆炸的觀念以來，通過幾十年的努力，宇宙學家們為我們勾畫出這樣一部宇宙歷史：
大爆炸開始時 150－200億年前，極小體積，極高密度，極高溫度。
大爆炸後10-43秒 宇宙從量子背景出現。
大爆炸後10-35秒 同一場分解為強力、電弱力和引力。
大爆炸後10-5秒 10萬億度，質子和中子形成。
大爆炸後0.01秒 1000億度，光子、電子、中微子為主，質子中子僅占10億分之一，熱平衡態，體係急劇膨脹，溫度和密度不斷下降。
大爆炸後0.1秒後 300億度，中子質子比從1.0下降到0.61。
大爆炸後1秒後 100億度，中微子嚮外逃逸，正負電子湮沒反應出現，核力尚不足束縛中子和質子。
大爆炸後13.8秒後 30億度，氘、氦類穩定原子核（化學元素）形成。
大爆炸後35分鐘後 3億度，核過程停止，尚不能形成中性原子。
大爆炸後30萬年後 3000度，化學結合作用使中性原子形成，宇宙主要成分為氣態物質，並逐步在自引力作用下凝聚成密度較高的氣體雲塊，直至恆星和恆星係統。
大爆炸理論模型得到若幹重要觀測事實的支持：
(1)星係距離越遠退行速度越大
大爆炸理論的科學性令人不得不信服。最直接的證據來自對遙遠星係光綫特徵的研究。20年代，天文學家埃德溫·哈勃（edwin hubble）研究了維斯托·斯裏弗（vesto slipher）所作的觀測。他註意到，遠星係的顔色比近星係的要稍紅些。哈勃仔細測量了這種紅化，並作了一張圖。他發現，這種紅化是係統性的，星係離我們越遠，它就顯得越紅。
光的顔色與它的波長有關。在白光光譜中藍光位於短波端，紅光位於長波端。遙遠星係的紅化意味着它們的光波波長已稍微變長了。在仔細測定許多星係光譜中特徵譜綫的位置後，哈勃證實了這個效應。他認為，光波變長是由於宇宙正在膨脹的結果。哈勃的這個重大發現奠定了現代宇宙學的基礎。
膨脹中宇宙的性質使許多人睏惑不解。從地球的角度來看，好像遙遠的星係都正飛快地遠離我們而去。但是，這並不意味着地球就是宇宙的中心。平均而言，宇宙不同地方的膨脹圖像都是相同的。可以說每一點都是中心，又沒有一點是中心。我們最好把它想象成星係間的空間在伸長或膨脹，而不是星係在空間中運動。這一點與我們日常生活中見到的源於一點的爆炸不同。
空間可以伸長這一事實看上去似乎離奇古怪，不過這卻是1915年愛因斯坦廣義相對論發表以來科學家們早就熟知的概念。廣義相對論認為，引力實際上是空間（嚴格地說是時空）彎麯或變形的一種表現。從某種意義上來說空間是有彈性的，可以按某種方式彎麯或伸長，具體情況取决於物質的排列。這個思想已為觀測所充分證實。
膨脹空間的基本概念可通過一項簡單的模擬來加以理解。想象在一條鬆緊帶上縫有一排紐扣。現在假定從鬆緊帶的兩端把它拉長，結果所有的紐扣都彼此遠離。不論我們選擇從哪個紐扣來看，它鄰側的紐扣似乎都在遠離，而且這種膨脹是處處相同的，不存在特殊的中心。當然，我們在畫這排紐扣時，它有一個中心紐扣，但這與係統的膨脹方式毫不相幹。衹要把這條帶紐扣的鬆緊帶無限加長，或環成一個圓圈，這個中心便不再存在了。
從任意一個紐扣來看，離它最近的[url紐扣以某種速度退行，再下一個紐扣則以兩倍數度退行，依此類推。在你看來，紐扣離得越遠，它退行得越快。因此這種膨脹意味着退行速度與距離成正比-這是一個極為重要的關係。藉助這個圖像，我們現在就可想象出光波是如何在膨脹空間中或星係間傳播的。當空間伸長時，光波波長也跟着變長，這就解釋了宇宙學紅移現象。哈勃發現，紅移量與距離成正比，同這個簡單的圖像模擬結果完全一致。
(2)3k宇宙微波背景輻射（1978年諾貝爾物理奬）
早在四十年代末，大爆炸宇宙論的鼻祖伽莫夫認為，我們的宇宙正沐浴在早期高溫宇宙的殘餘輻射中，其溫度約為6k。正如一個火爐雖然不再有火了，還可以冒一點熱氣。
1964年，美國貝爾電話公司年輕的工程師－彭齊亞斯和威爾遜，在調試他們那巨大的喇叭形天綫時，出乎意料地接收到一種無綫電幹擾噪聲，各個方向上信號的強度都一樣，而且歷時數月而無邊化。
難道是儀器本生有毛病嗎？或者是棲息在天綫上的鴿子引起的？他們把天綫拆開重新組裝，依然接收到那種無法解釋的噪聲。這種噪聲的波長在微波波段，對應於有效溫度為3.5k的黑體輻射出的電磁波（它的譜與達到某種熱平衡態的熔爐內的發光情況精確相符，這種輻射就是物理學家說熟知的"黑體輻射"）。他們分析後認為，這種噪聲肯定不是來自人造衛星，也不可能來自太陽、銀河係或某個河外星係射電源，因為在轉動天綫時，噪聲強度始終不變。
後來，經過進一步測量和計算。得出輻射溫度是2.7k，一般稱之為3k宇宙微波背景輻射。這一發現，使許多從事大爆炸宇宙論研究的科學家們獲得了極大的鼓舞。因為彭齊亞斯和威爾遜等人的觀測竟與理論預言的溫度如此接近，正是對宇宙大爆炸論的一個非常有力的支持！這是繼1929年哈勃發現星係譜綫紅移後的又一個重大的天文發現。
宇宙微波背景輻射的發現，為觀測宇宙開闢了一個新領域，也為各種宇宙模型提供了一個新的觀測約束，它因此被列為20世紀60年代天文學四大發現之一。彭齊亞斯和威爾遜於1978年獲得了諾貝爾物理學奬。瑞典科學院在頒奬决定中指出：這一發現，使我們能夠獲得很久以前宇宙創生時期所發生的宇宙過程的信息。
(3)宇宙氦豐度
最後還有一個證實熾熱高密度宇宙起源理論的證據。衹要知道今天熱輻射的溫度，由熱大爆炸理論很容易計算出宇宙誕生後約1秒時各處的溫度約為100億度，這對現有的原子核的合成來說也是太高了。那時物質必定被撕裂成最基本的成分，形成一鍋基本粒子湯，諸如質子、中子和電子。但是，隨着這鍋湯變冷，核反應就可能出現了。 |
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