宇宙大爆炸只是一个假说吗？

彩云彩2017

一个牛逼哄哄的人，居然在1946年时理直气壮地提出：宇宙诞生于一次大爆炸！
他为什么说得理直气壮？
在天文界有一个著名的“哈勃定律”：几乎所有的星系都在远离我们，而且离我们越远的星系离开我们的速度也就越快。
这是什么意思？大家可能说：“说人话！”
人话就是现在的宇宙实际上是在膨胀！而且还是加速膨胀！



宇宙从大爆炸到今天的演化图

试想，我们的宇宙现在加速膨胀，那反推回去，宇宙应该是膨胀来的，并且膨胀开始的时候，宇宙应该相当小，或许小到一个很小很小的点也是有可能的哎。就算不是小点，那一小陀也行啊。
伽莫夫简直是太聪明了，不过这个残余温度是5K吗？是吗？是吗？不是，伽莫夫的计算还是有点误差的，目前最为精确的测量应该是2.73K。



宇宙源于一次大爆炸

大家又有疑问了，上面的只是伽莫夫的推测而已嘛，那微波背景是否被真正发现了呢？好，那就再讲一个故事。
贝尔实验室是天文界赫赫有名的一个实验室。1964年，贝尔实验室的两位工程师，彭齐亚斯和威尔逊将一台天线指向天空，想要尝试测量一下天空的无限电噪声。这一尝试可不得了，他们发现，无论将天线指向任何方向：东方、南方、北方、西方、头顶，在测量结果里都有一个3.5K的微波噪声。
这难道是天线的误差吗？他们认真检查天线接缝和各种元器件，甚至清理了天线内的鸽子窝，但是这个神秘的噪声依然存在。这噪声究竟从何而来呢？



贝尔实验室发现宇宙微波背景的天线

然后，他们又经过一年的持续观测，发现这种噪声与地球运动、太阳运动和天空指向都没有关系。他们也在几个不同波长处测量，都得到3.5K的背景噪声，且具有热辐射黑体谱的特征。之后，世界各国的科学家又进行了10年左右的观测，最终确定背景辐射来自宇宙，具有3K左右的黑体辐射谱。



宇宙微波背景辐射的温度，起伏不到万分之一

这一观测成为了支持伽莫夫大爆炸宇宙学的有力证据，也是继哈勃发现星系整体退行之后，宇宙学又一个巨大成就。彭齐亚斯和威尔逊也因此获得了1978年诺贝尔物理学奖。
宇宙大爆炸的故事真是蜿蜒曲折，这里做一个总结：
第一，宇宙大爆炸理论其实并不只是假说，目前有观测证据表明，它是可靠的，微波背景辐射就是最有力的证据之一。
第二，宇宙微波背景辐射有三个最重要的特点：
1. 普遍性，即宇宙中到处都有这样的辐射存在，且为2.73K左右；
2. 各向同性，无论测量哪个方向的微波背景辐射，我们得到的都是2.73K，差别只有万分之一以下；
3. 黑体谱，微波背景具有黑体谱的特征。黑体谱是个什么鬼？篇幅有限，大家可以自行搜索。
这里，我们说了微波背景来自于宇宙早期的残留温度。那么产生这个微波背景的具体过程是怎样的，为什么会从原来是几亿度冷却到现在的2.73K？