●宇宙膨脹:1929年,埃德溫·哈勃[美國著名天文學(xué)家,哈勃太空望遠(yuǎn)鏡以他的名字命名?！g者注](Edwin Hubble)發(fā)表了他的第一篇論文,公布了遙遠(yuǎn)星系正逐漸離我們遠(yuǎn)去的證據(jù),從而證明我們生活在一個不斷膨脹的宇宙中。4迄今為止,大量后續(xù)測量都驗證了這一結(jié)論,并確定了宇宙膨脹的速度(誤差范圍約為5%)。5根據(jù)這一膨脹理論,當(dāng)我們隨時間逆行去考察過去的宇宙時,將發(fā)現(xiàn)星系會變得越來越密集,宇宙會變得溫度更高且密度更大,并最終到達(dá)擁有接近無限大溫度和密度的點——大爆炸。

●輕元素的形成:核合成過程對早期宇宙中豐富的輕元素做出了精確的預(yù)言。隨著天文學(xué)家不斷提高對原始混沌中氦、氘和鋰元素豐度的測量,所得結(jié)果與大爆炸模型的預(yù)言一直保持著驚人的一致。6

●宇宙微波背景輻射(CMB):CMB首次發(fā)現(xiàn)于1965年。7而通過研究一個起始于高溫致密狀態(tài)、且經(jīng)過億100億~150億年的擴(kuò)張和冷卻過程的宇宙模型,所得的理論結(jié)果和實際觀測到的輻射溫度完全一致。這一結(jié)果正式宣告了大爆炸模型的成功。

大爆炸也為CMB做出了另一個預(yù)言。在早期宇宙中,除了一些非常微小但很重要的隆起或凹陷外,幾乎所有地方都是完全平滑的流體。在某些地方流體略微稠密一點,而在其他地方則稍微稀疏一點。在CMB產(chǎn)生的時候,這種差別大致在十萬分之一這個數(shù)量級上。但是,在使富人越富、窮人越窮的引力作用下,微小的致密區(qū)域在過去的億萬年不斷變大,并通過它們的引力吸引著越來越多的外來物質(zhì)。透過這些構(gòu)成天體結(jié)構(gòu)的種子,我們就能看到今天的宇宙——那些串聯(lián)在物質(zhì)網(wǎng)上光彩奪目的星系和星系團(tuán)。

作為早期流體(宇宙霧)的一個映射圖像,CMB也應(yīng)該具有相同的不均勻性。1992年,科比(COBE)衛(wèi)星對CMB做了一個非常精確的全天空掃描,并在每一個點上都得到了幾乎完全相同的溫度2.73開氏度——除了一點點的漲落。這些在CMB溫度分布中出現(xiàn)的漲落大致為十萬分之一,并呈現(xiàn)出和理論預(yù)言完全相符的塊狀痕跡。(有關(guān)最新的天空微波圖像,請參考彩圖C.10。)