第1个回答 2020-10-10
宇宙大爆炸到底是不是真实的？科学家这么解释就明白了！
宇宙模型比拼的是“真实”吗?
通常，在天文学领域把研究宇宙整体的演化称为宇宙模型，属于宇宙学的范畴。但是人类的宇宙模型实际上发生了极其巨大的变化。从最早地心说和日心说并立，到日心说被地心说淘汰，再到日心说在哥白尼、伽利略、开普勒的努力下重新复活并淘汰地心说。
再到牛顿时期，彻底摧毁了地心说和日心说，在牛顿世界观下的宇宙是一个无限大的，由引力主导的宇宙。牛顿之后，爱因斯坦提出了全新的时空观，并且诠释了引力的本质。但是爱因斯坦认为宇宙模型不应该随着时间的变化而变化，于是，他在广义相对论中加了一个宇宙学常数，让方程预言的宇宙在大尺度下是静态的，这也就是爱因斯坦的“有限无边静态宇宙”模型。
那我们来看，地心说，日心说，牛顿世界观下的宇宙以及爱因斯的“有限无边静态宇宙”模型，它是真实的吗？
可能你会觉得这些都是不真实的。如果是这样，后面要提到的任何一个宇宙模型就都不是真实的。如果你认为这些都是真实的，那后面我们要任何一个宇宙模型就都是真实的。所以，一个宇宙模型到底是不是真实的，完全取决于你如何定义“真实”。
如果按照科学的方法去看待这些宇宙模型，它们的差异并非是“真不真实”，而是谁描述得更精准。
上述我们提到的四个宇宙模型，都能够在一定程度上满足各自时代的使用。换句话说，当初地心说之所以打败日心说，是因为托勒密的地心说能够预测很多天文学现象，精度也够用。
而哥白尼的日心说一开始的精度和地心说差不多，所以只在学术圈引起了一些波澜。真正让日心说广泛使用的原因是开普勒提出了开普勒三大定律，让日心说模型的精度急剧升高，远远超过了地心说，因此，开普勒也被称为天空立法者。
牛顿和爱因斯坦之所以可以在各自时代称雄，很大原因就是他们的理论不仅足够准，更重要的是他们的理论还能预言很多物理现象。比如：科学家仅仅依靠笔和纸就可以预言海王星的存在，然后天文学家再用观测仪器去找，果然找到了。
所以，我们接下来要说到的“标准宇宙模型”自身也在演化，它的地基其实是宇宙大爆炸，而宇宙大爆炸实际上是广义相对论预言的结果。之所以大爆炸会成为主流的宇宙模型，关键就在于它比前面的宇宙模型更贴近目前的天文观测，但同时，它也并非是完美，它也遇到了很多问题。那具体是咋回事呢？
标准宇宙模型
刚才我们说到，爱因斯坦为了让宇宙模型符合自己的观点，加了一个宇宙学常数，如果不加这个常数，方程预言的宇宙就是膨胀。但是，爱因斯坦的这个做法很多科学家是不赞成的。其中就有弗里德曼和勒梅特等人。就拿勒梅特来说，他就提出了核火球模型，这个模型就预言了宇宙大爆炸。
但是勒梅特提出后，并没有得到很多的重视。这是因为没有证据。仅仅过了一年，哈勃在观测银河系外的星系时，就发现大多数的星系发生了红移的现象，说白了就是它们在远离我们。
哈勃的发现实际上预示着宇宙正在发生膨胀，这和爱因斯坦提出的“大尺度上不算时间流逝而变化”的理论就冲突了。反倒支持了勒梅特的看法。但是勒梅特的核火球模型并不完善，后来许多科学家加入到了完善核火球模型的研究中来。
尤其是完善宇宙早期的一些具体的细节，这就需要粒子物理学家加入。在他们完善了之后，他们就预言，如果大爆炸是成立的，我们就得找到两个证据，一个是氦元素丰度，这意思是氦含量在宇宙中的占比，科学家后来通过观测果然和理论预言的一致。
另外一个证据叫做宇宙微波背景辐射。这是大爆炸之后，38万年，温度降低到3000度左右时，大爆炸的余热开始在宇宙中传播开，留下来的痕迹，这也被科学家找到了。不仅仅是找到了，科学家还能获取到极其精准的数据。而宇宙微波背景辐射也成了如今天文学家人手一份的“武林秘籍”。因为这当中有太多太多宇宙的秘密。
因此，关于大爆炸模型，科学家有三个关键证据：
星系红移
氦元素丰度
宇宙微波背景辐射
基于这些关键证据，大爆炸模型才成为主流的理论。可能你要说了，凭什么呢？
这里就要我们扭转一个思考问题的角度。我们可以想象一下，一起谋杀案，最后检察官要起诉嫌疑犯，依靠的是什么呢？
难道检察官真的穿越到杀人现场了吗？事实上并没有。我们判断一个人是不是嫌疑犯或者说是凶手，主要依靠的就是证据。同样的，我们任何一个人都不可能穿越到宇宙起源的那一刻，但我们寻找宇宙起源时留下的蛛丝马迹，以及现有的已经被证实是坚实的科学理论，来推断宇宙的起源。宇宙大爆炸其实就是利用这个方式得到的。而不同的宇宙模型比较的就是谁的证据更充分，谁的误差更小。至少，目前来看，宇宙大爆炸是远比前面说到的几个宇宙模型要靠谱得多，并且随着科技的进步，观测的证据一次次证明了这个模型是可靠的。
大爆炸模型遇到的问题
这并不是说，这个模型就是完美的了，实际上还存在着很多的瑕疵，比如，为什么宇宙的物质分布如此均匀。再比如：宇宙为什么是加速膨胀的？
这些都是这个模型遇到的问题，而科学家也在不断地完善，对于第一个问题，科学家提出了暴胀模型来解决。而加速膨胀的问题是因为暗能量的存在，但暗能量又是什么？科学家也没有搞清楚。因此，现在的标准宇宙模型其实并不叫做大爆炸模型。实际上，它有个新名字叫做Λ-DCM模型，这里的Λ指的就是宇宙学常数，与暗能量有关，DCM指的就是暗物质。
这个模型也告诉了我们科学家在研究宇宙演化遇到的两个关键问题就是暗能量和暗物质，如果能够搞清楚这两个问题，我们的宇宙模型将会向前跨进一大步。而这个模型的基础其实就是大爆炸模型。