天文学家是怎样观察宇宙起源的？
可以这样理解，用射电望远镜观察几万光年意外的星球，是指望远镜接收到了几万光年以外物体发出来的光线，这些光线其实是早就在几万年之前已经发出了，只不过现在才到达望远镜的观测位置并被望远镜捕捉到了而已。至于发出这些光线的星可能已经离开、消失。
宇宙大爆炸理论，很多人都了解，事实上它不只是理论推导出来的，有所有的观察结果，和我们预测的相符。这个理论可不是一天就清楚的，它的形成经历了数年，集中了数个世纪的智慧，人类经过了长时间的思索，甚至都没有意识到我们在思索，每次看星星时人类都在思考。
如今很多天文学家和物理学家都在讨论宇宙大爆炸，事实上很早之前就已经在讨论了，甚至在没有知道大爆炸之前，在没人知道什么是天之前。早在科学形成之前，甚至思想成型之前，人们就探寻我们的起源。
我们的祖先看着天空，看着带来温暖和生命的太阳，晚上看着月亮，星星，这就是宇宙，混乱，严厉，同时也折腾人。太阳在天空升起，落下，季节由暖到冷，古人要了解周围的世界才能生存下来。人们控制不了大自然，为平衡自然的善恶，人类神话了大自然，这样人类和大自然就有了关联。
没有望远镜这样的现代观测设备，古人依靠简单的建筑来了解天空。英国的巨石阵，墨西哥的奇琴伊察，人们认为可以连接天堂，这个神仙住的地方。当时的知识使人们了解了带来生命的太阳，天空就是个表，通过这个看你的表，古人算计着何时播种，何时收获，换句话说，对太阳和天空的了解决定着生计。
天文学就是基于天体的运动预测自然行为的，和占星术的教条混在一起的，天体的运动被认为可以预测运气，流星预示着军事战胜，新星出现预示着有皇帝出生。当时天文学预测星星的移动，占星术则预测星星对我们的影响，古人分不清这两者。
早在公元前6世纪，占星家把天分成几块，根据星星的形状给出不同的名字，白羊座，金牛座，双子座，还有其他星座。占星家用不同的故事代表不同额命运，他们也在观察和了解天体运动，从迷信到简单的科学观察。
但有时简单的观察会产生基础性的错误。当古人观察宇宙，第一观点是我们时地球的中心，一切都是围绕着我们旋转，星星划过夜空，太阳跨过白天，就像是大地是固定的，而天空绕着我们旋转。
如今我们知道那完全是错误的，地球不是固定的，也不是什么中心，而宇宙学的历史就是地球从中心撤退的步骤，无论如何历史是前进的。从15世纪开始，地心说受到了强烈挑战，从哥白尼开始，到之后的开普勒和伽利略，他们一切证明了地心说是错误的，也开启了现代天文学的序幕！
现代宇宙学家们为作出回答也奋斗了好几十年。对于科普作家来说，宇宙学的一个诱人之处乃是其前沿领域中有那么多的问题都很容易表述。而量子电子学、脱氧核糖核酸定序、神经生理学或者纯数学的前沿论题，要把专家们的问题翻译成大众化的日常语言那真是谈何容易。
热力学第二定律告诉我们，宇宙必定有一个高度有秩序的起始点。第一定律则告诉我们，宇宙不可能自己开始。从这两条基本原则出发，我们已经能推断出宇宙是由一个来自宇宙之外的、高于自然规律的即超过自然和想要创造出深不可测秩序的实体所创造的。
爱因斯坦的广义相对论为我们指明了这一创造事件。弄懂爱因斯坦的广义相对论公式所要求的数学知识，只有极少数的人具备。有一则自20年代就开始流传的故事讲到，一位记者问相对论专家阿瑟?爱丁顿在世界上是不是真的只有三个人能懂爱因斯坦的理论。在较长的沉思之后，爱丁顿最后终于回答道：“我刚才正在努力地想那第三个人是谁。”
就当前的目的而言，关于广义相对论我们要说的主要有两点：一是它所提出的所有可验证的预测都被证明是正确的；二是广义相对论公式意味着宇宙不可能是静态的，而肯定是不断膨胀或收缩的。甚至艾萨克?牛顿也知道，他的引力定律意味着宇宙中的每一个恒星都应该是相互吸引的，直至整个宇宙都结合到一起。而且，牛顿也曾在四个维度坐标方面做过工作：三个空间坐标和一个时间坐标。爱因斯坦则认识到了时间坐标与其它三个坐标之间相互依赖的关系。
1692年，剑桥学者R?R?本特里写信给牛顿，指出根据牛顿的引力定律宇宙中的所有恒星最终必须相互吸到一块而形成一个大火球。对此，牛顿回信说：
……如果太阳及其行星以及宇宙中的物质在整个空间是均衡分布的，每一个粒子对所有其它粒子都有一种内在的引力，而且这些物质所分布的空间是无限的话，那么在该空间之外的物质借助其引力将会向空间之内的所有物质靠近，最终会落在整个空间的中央并由此形成一个很大的球状物。
牛顿就此而提出宇宙必须是无限的，而且所有恒星必须是均等地相互分开的。然而他很快又意识到，这一解决办法极端地不稳定，因为任何恒星之间的均衡距离稍有偏差就会导致造成整个宇宙崩溃的连锁反应。当然，牛顿从来没有意识到宇宙还有通过膨胀以对抗会将宇宙拉到一起的引力的可能性。
牛顿曾经指出，当一个物体处于运动状态时，其运动与任何观察者的运动成相对关系。例如，当坐在马车内的乘客在车内掷球时，对于该乘客而言此球可能只跑了2英尺远。但对于站在路旁看马车跑过去的人来说，此球可能跑了20英尺远，因为马车的运动距离也必须加到球的运动距离上。
爱因斯坦也指出，当一个物体处于运动状态时，它的运动时间与任何观察者的运动成相对的关系。因为对任何观察者来说，光总是以同样的速度运动的，而不管观察者的运动速度或方向如何。换句话说，假如你想计算打在马车前面的手电光的运动速度，你可能希望在正常的光速上加进马车的运动速度。然而与球的运动所不同的是，对乘客和看着马车跑过去的人来说，光具有以同样的速度运动的古怪特性。
时间的相对性在物体的运动速度接近于光速时变得特别值得注意：以接近光速的速度旅行的宇航员每经历一天，对地球上的人来说就是一年（尽管由于难以达到这一速度，使得这种说明只具有理论意义）。而且由于质量与能量之间的关系，对于地球上的观察者来说，在宇航员的旅行速度更接近于光速之时，其体重看起来会在增加而其身高会沿运动方向变小。
对于物体在高速运动条件下所产生的这种不同寻常的现象的描述，被称为狭义相对论，它是爱因斯坦在1905年发表的理论。该理论提出了空间—时间的概念，表述的是空间和时间是如何彼此关联的。广义相对论（发表于1915年）表述的空间—时间特性清楚地解释了引力的作用。爱因斯坦推测，引力不可能是即刻对远距离物体产生作用的实际吸引力，因为狭义相对论指出没有什么物体的运动速度会比光速更快。相反，引力是质量对空间一时间产生影响的后果。大质量的物体应该明显地“弯曲”靠近它的空间，并“放慢”任何靠近它的观察者的时间。
这样，我们就弄清了太阳的引力作用不是拖着行星的吸引力，而是由于太阳的质量弯曲了它周围的空间，从而迫使每一颗行星选择的都是在弯曲空间中最可能直的运动轨道。
至于大质量物体应当能放慢其近旁观察者的时间的预言，早在1962年就得到了完全的证实。当时，人们在放置于水塔顶端和底端的非常准确的钟表之间发现了时间差。钟表越靠近地球，时间就走得越慢，因为这里的地球引力作用更大一些。这一结果与广义相对论的预测是严格一致的。史蒂芬?霍金对人造卫星目前是如何依赖于这种经常性预测来修正它们的精确导航系统做了描述：“如果谁忽视了广义相对论的预测，那么他所计算的卫星位置将会误差几英里！”
广义相对论的正确性在准确解释牛顿定律所不能解释的水星轨道的一次不正常情况时，马上得到了验证。当其它两项预言也得到证实时，证明该理论正确的证据就越发地多了：恒星的光在经过大质量的太阳之时会发生弯曲，其光频率会在引力场中发生改变。1919年，在西非普林西比岛上观测日全食时，阿瑟?爱丁顿爵士第一个观察到了恒星光经过太阳时的弯曲现象，尽管该结果并不是太精确。天文学家瓦尔特?亚当斯后来又在白矮星天狼星B座观察到了曾经预言过的光波偏移现象。今天的测量已经表明，广义相对论预测的准确性可以达到小数点后面的五位数，和测量技术所能达到的程度一样地准确。
爱因斯坦的公式表明，假如宇宙中有足够的不太分散的质量的话，那么宇宙的质量实际上将能导致所有的空间向它弯曲，直至整个宇宙都“闭合”起来。这很像牛顿的宇宙中所有物体都将会聚在一起从而变成一个中心质量的想法。另一方面，假如宇宙的密度低到某一临界值，那么爱因斯坦公式则意味着宇宙中的所有物体将会彼此越分越远。这样宇宙将会不断膨胀并会在时间上变慢。
爱因斯坦认为，应不惜一切代价避免对爆炸的这种描述，因为不论是膨胀的还是缩小的宇宙都不符合宇宙是静态和永恒的这一常识性科学观点。因此，在1917年的一篇题为“对广义相对论的宇宙学思考”的文章中，他选择了不相信促使他导出他的公式的逻辑并提出了他的著名的“宇宙常量”。提出这一奇怪的力量是为了补偿引力的不足和增加远距离物体间的引力，因此，它与物理学中的其它已知力量皆不同。而且，它还必须达到一个十分精确的程度才能保持宇宙的稳定：要在宇宙开始膨胀与开始缩小变成一次“大压榨”之间取得完美的平衡。
1922年，前苏联数学家亚历山大?弗里德曼在爱因斯坦对静态宇宙的证明中发现了一个代数错误。在纠正了该错误并抛弃了爱因斯坦的宇宙常量之后，弗里德曼发现爱因斯坦的“静态宇宙”竟成了不可能的事。宇宙必须或者是开放式的或者是封闭式的，即或者是膨胀的或者是缩小的。
经过前几年的独立努力，荷兰天文学家威廉姆?德西特也为爱因斯坦的要求宇宙一直膨胀下去的公式找到了一种甚至是带有宇宙常量的解法。英国天文学家阿瑟?爱丁顿独立地发现了即使带着宇宙常量，爱因斯坦所取得的平衡也是一个“不稳定”的平衡——它与将宇宙送入膨胀或崩溃状态的平衡点稍有偏离。
爱因斯坦后来曾为将他著名的附加因素引入他的理论而责备自己，他称增加该宇宙常量为：“我一生中最大的失误。”从此之后，爱因斯坦不但撰文论述需要一个起始点，而且表明自己的心愿就是要“知道上帝是如何创造世界的”。
这样，特别是从20世纪60年代初期开始，当用一次又一次的测试来精确测定广义相对论的预测效力成为可能之时，科学已经从坚持永恒宇宙观的立场转而坚持宇宙是有起始点的，而这一点正是广义相对论所明确预测过的。
可以这样理解，用射电望远镜观察几万光年意外的星球，是指望远镜接收到了几万光年以外物体发出来的光线，这些光线其实是早就在几万年之前已经发出了，只不过现在才到达望远镜的观测位置并被望远镜捕捉到了而已。至于发出这些光线的星可能已经离开、消失。
答：宇宙来源的问题是一个科学上的终极问题，目前只能做推测。当代物理学家认为：宇宙从大爆炸中诞生。史蒂芬·霍金是宇宙学的一个派别，他说：大爆炸和黑洞是不可避免的宇宙奇点。黑洞并不黑，它不仅看得见，而且是白炽的。在经典物理框架中，黑洞越变越大，但在量子物理框架中，黑洞因辐射而越变越小。大...
答：关于宇宙是如何起源的?空间和时间的本质是什么?这是从2000多年前的古代哲学家到现代天文学家一直都在苦苦思索的问题。经过了哥白尼、赫歇尔、哈勃的从太阳系、银河系、河外星系的探索宇宙三部曲,宇宙学已经不再是幽深玄奥的抽象哲学思辨,而是建立在天文观测和物理实验基础上的一门现代科学。 直到本世纪,出现了两种...
答：大爆炸学说预言在大爆炸之后，星系形成之前宇宙的结构应当是云团。这一巨大云团的发现证实了大爆炸学说的预言，通过对这一云团的观测，科学家可以进一步推测宇宙初期的情景。而且，这一巨大云团的发现还证实了科学家的另一个预言，即宇宙质量的90％存在于“暗物质”中。以往天文学家观测到的宇宙总质量远比...
答：宇宙学说认为，我们所观察到的宇宙，在其孕育的初期，集中于一个体积极小、温度极高、密度极大的奇点。在141亿年前左右，奇点产生后发生大爆炸，从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。1929年，天文学家哈勃公布了一个震惊科学界的发现。这个发现在很大程度上导致这样的结论：所有的河外星系都在离我们远去。
答：科学家说宇宙年限在137~138亿年间诞生的。至于当时宇宙是个什么样子?天文学家、科学家们把138亿年前的宇宙比喻像篮球🏀一样的东西。宇宙年龄通常天文学家常以哈勃年龄为宇宙年龄的上限。它是指宇宙从某个特定时刻到现在的时间间隔。所谓的哈勃年龄，通俗地讲就是利用哈勃望远镜来观察宇宙中的射线...
答：后来经过科学家们不断的研究和探索，目前关于宇宙起源的主流观点认为：宇宙是在137亿年前由于大爆炸而产生的。科学家们主流观点宇宙起源于大爆炸不是凭空想象的，而是由无数的理论来进行支撑的。哈勃红移现象 一位名叫爱德温.哈勃的天文学家在1929年观察星系时发现了一个离奇的现象，宇宙不是一成不变的...
答：这一发现促使一些天文学家想到:既然宇宙在膨胀,那么就可能有一个膨胀的起点。天文学家勒梅特认为,现在的宇宙是由一个“原始原子”爆炸而成的。这是大爆炸说的前身。美国天文学家伽莫夫接受并发展了勒梅特的思想,于1948年正式提出了宇宙起源的大爆炸学说。 伽莫夫认为,宇宙最初是上个温度极高、密度极大的由最...
答：这是继1929年哈勃发现星系谱线红移后的又一个重大的天文发现。宇宙微波背景辐射的发现,为观测宇宙开辟了一个新领域,这一发现,使我们能够获得很多大爆炸早期的直接信息。2014年3月17日美国物理学家宣布,首次发现了宇宙原初引力波存在的直接证据。原初引力波是爱因斯坦于1916年发表的广义相对论中提出的,它是宇宙诞生之初...
答：科学家在《天体物理学期刊》上提出证据显示，宇宙的形成发生在一眨眼的工夫，从显微镜下的小尺寸迅速膨胀成庞大的星体。科学家们从美国卫星搜集来的资料做出这样的结论，美国卫星多年来一直在宇宙背景幅射中观察宇宙起源的线索。在万亿分之一秒内从无到有膨胀这个词对经济学家来说代表通货膨胀，但是到了...
答：即宇宙在高速地膨胀着。这一发现促使一些天文学家想到：既然宇宙在膨胀，那么就可能有一个膨胀的起点。天文学家勒梅特认为，现在的宇宙是由一个“原始原子”爆炸而成的。这是大爆炸说的前身。美国天文学家伽莫夫接受并发展了勒梅特的思想，于1948年正式提出了宇宙起源的大爆炸学说。伽莫夫认为，宇宙...
