现代宇宙学的三大基础是什么

大爆炸学说三度辉煌

从古至今，人们一直渴望了解大千世界的来龙去脉。在终于了解我们定居的这颗星球不过是茫茫宇宙无数星体中的一个以后，天文学家开始致力探索宇宙的起源。几十年来，粒子物理学家和天文学家联手勾画出一种可能的宇宙早期图像：宇宙发端于距今150多亿年前的大爆炸。

大爆炸宇宙学的建立经历过三度辉煌：第一次是在本世纪20 - 40年代，哈勃发现了宇宙中遥远天体的整体退行，也就是正在离我们而去，伽莫夫由此建立了热大爆炸宇宙学的基本框架；第二次是1964年，两位美国工程师意外地发现了宇宙大爆炸遗留下来的原始火球即微波背景辐射，它的冷却温度（3K）符合伽莫夫的理论预言：这一划时代的发现荣获1978年诺贝尔物理学奖；第三次便是1998年，人们第一次确定了宇宙的组成——40%的物质和60%的“黑色”能量。而在这40%的物质中，仅有5%是人们熟知的“普通”物质，其余35%则为不可视的“暗物质”。

■三大佐证奠定基础

大爆炸宇宙学的提出建立三大天文观测之上：宇宙天体的彼此膨胀，高度各向同性的微波背景辐射和构成宇宙万物的原始物质丰度。三大基础相互密切联系。

根据宇宙大爆炸学的观点，大爆炸发生后，宇宙中的物质开始是聚集在一个小的体积内，温度很高（即原始火球）。而随着宇宙的膨胀温度逐步下降，大约3分钟后质子与中子开始结合形成轻元素氢和氦，即今天宇宙中主要的两种物质组成，其比重是氢占77%，氦占23%。这一推断与天文观测完全相符。

除这三大佐证之外，近年的各种天文观测都从很多角度对大爆炸宇宙学进行了全面细致的检验，例如用U-2飞机把敏感无线电天线送到接近地球大气层顶部进行的观测已经表明，背景辐射大体上在所有的方向都一样强；以美国COBE卫星为代表的许多探测器发现遗留在微波背景上的温度起伏只有万分之几。这一方面说明微波背景辐射的高度各向同性，同时又证明了这一微小涨落正是造就今天宇宙各种大尺度结构的“种子”。另一重要的验证是大爆炸宇宙学所预言的宇宙年龄（通常用哈勃常数度量）与宇宙中存在的古老天体完全一致。今天，大爆炸宇宙学已经成为天体物理乃至物理学中最成熟的理论体系之一。

■宇宙膨胀向何处去

主宰宇宙命运的是其中