人類總是執著於對事物起源的探索，人類如何誕生的？生命起源於什麼？地球從哪兒來？太陽系如何形成的？一切問題最終的起點都歸咎於宇宙的起源。宇宙是我們目前能夠觸及到的“終極”，它是如何被創造的？怎樣成為我們今天所知的看似無限的地方？未來它會變成什麼樣？宇宙起源似乎可以被看作是人類的終極命題。
這些問題沒有確切的答案，長久以來一直困擾著科學家們，並隨之產生了一些非常瘋狂和有趣的理論。最初，古代西方流行著“地心說”，把地球當作宇宙的中心；直到1543年，波蘭天文學家哥白尼發表《天體執行論》，提出正確理論“日心說”，捍衛了真理與科學。
“日心說”
隨著研究的深入，人們對宇宙的瞭解也越來越多，不禁又產生了新的疑問：看似無限的宇宙究竟是如何產生的？穩態理論認為，宇宙是在很近的過去被創生的，創造宇宙的東西已經存在了很久的時間。
成為學界共識是“宇宙大爆炸理論”，大約138.2億年前，宇宙形成於一次大爆炸，如今幾乎所有物質都從此次爆炸中產生，並且，宇宙還在高速膨脹，全部的河外星系都在離我們遠去。
宇宙大爆炸預想圖
近一個世紀以來，“宇宙大爆炸”一直被人們津津樂道，儘管它是學界接受度最高的理論，但它存在的疑點實在太多了。例如，有什麼證據可以證明宇宙的爆炸？宇宙發生爆炸的原因是什麼？宇宙“炸”出的所有物質的原材料來自於哪兒？
宇宙源於大爆炸
根據“宇宙大爆炸理論”，一切開始於大約 138.2 億年前，因此,這也被認為是宇宙的年齡。那麼，在這之前的宇宙是什麼樣子的呢？我們似乎很難想象，因為在那之前，根本沒有形成物理定律，這代表著現存的所有物理定律都無法適用於當時的宇宙，畢竟如今對宇宙的研究依然是以地球上的普遍定律為基礎的。
1922年，美國著名天文學家愛德文·鮑威爾·哈勃觀測到了“紅移現象”，於是，有關宇宙膨脹的觀點逐漸形成。1929年，哈勃將“宇宙膨脹論”公佈於世，他得出的結論是，宇宙正在高速膨脹，河外星系只會距離我們越來越遠。
紅移現象
“宇宙膨脹論”轟動一時，成為“宇宙大爆炸說”的前身。因為，基於宇宙的膨脹，人們認為宇宙會存在一個膨脹的起點。1927年，比利時宇宙學家勒梅特首次提出宇宙是由一個“原始原子”爆炸形成的。
1929年，哈勃根據“宇宙大爆炸論”指出距銀河系越遠的星系離開得越快，也就是我們常說的“哈勃定律”，這一定律成為支援“大爆炸論”的重要證據。科學家們從宇宙當前的膨脹狀態向前推論，它一定起源於一個無限密度和有限時間的單點，才會開始膨脹。美國物理學家伽莫夫接受了勒梅特的思想，經過發展，於1948年正式提出了“宇宙大爆炸”的起源假說。
擁有上千億顆恆星的銀河系
微小而熱烈的起點
“宇宙大爆炸理論”認為，宇宙經歷了一個由熱不斷冷卻的過程。宇宙在爆炸之前，只是發熱的、夾雜能量與微小顆粒的一個奇點，與我們現在看到的完全不一樣。隨著快速膨脹，奇點佔據了更多的空間，最後終於在約138.2億年發生了一次大爆炸。
在最初的爆炸之後，宇宙開始慢慢冷卻。微小的顆粒聚集在一起，足以形成原子、分子，以及後來的簡單粒子，這些原始元素構成了巨大的星雲團，透過重力合併形成恆星。
星雲團
第一批誕生的恆星創造了更多原子，導致更多的恆星誕生。與此同時，宇宙中的物質碰撞聚集，漸漸產生了星系。隨著新恆星的誕生和舊恆星的死亡，小行星、彗星、行星和黑洞之類的東西也隨之出現了。
宇宙最早的時間階段，即大爆炸發生後持續的10^-43秒至10^-11秒被稱為普朗克時代，鑑於此時不存在我們所知的任何物理定律，因此，普朗克時代只是一個理論推測的數值，關於在這個最初的瞬間發生了什麼，是存在很大爭議的。
在普朗克時代，所有的物質都凝結在一個密度無限大、溫度極高的單一點上。在這一時期，人們認為引力的量子效應主導了物理相互作用，沒有其他物理力量與引力具有同等強度。這個普朗克時間段從0點延伸到大約10-43秒，由於物質的極端熱量和密度，宇宙的狀態是非常不穩定的。
量子效應
在它存在的前 10^-43 秒內，宇宙非常緊湊，不到單個原子大小的 100 億分之一。人們認為，在如此高密度和高能量的狀態下，四種基本力——引力、電磁力和強弱核力合成一個單一的力。
緊接著，宇宙中的第一個粒子開始混合，並沉降到大致相同的溫度。然後，在難以想象的短短幾分之一秒內，所有物質和能量開始向外膨脹，但變化非常微小，僅是量子尺度上的波動，這可以解釋為什麼宇宙的溫度和物質分佈如此均勻。
在這之後，宇宙也依然在持續膨脹，但速度放緩了不少，目前沒有人能夠解釋清楚推動宇宙膨脹的動力是什麼。當宇宙誕生十億分之一秒時，宇宙已經冷卻到足以讓四種基本力彼此分離的程度，基本粒子也就形成了。
宇宙膨脹
按質量計算，氫佔早期宇宙物質的 75%，氦佔 25%。科學觀察證實，氦的丰度是“大爆炸理論”的一個關鍵因素。早期宇宙中的輻射非常強烈，不知何故，一些多餘的物質倖存了下來，它們便是現在構成行星、星系以及地球生命的物質。
大爆炸後過去了約1.8 億年，宇宙中才出現一顆恆星，因為引力需要很長時間才能聚集氫雲並將它們鍛造成恆星。隨著時間的流逝和物質的冷卻，出現了更多種類的粒子，它們最終凝聚成我們現在宇宙的恆星和星系。
爆炸原材料從何而來
20世紀60年代，美國科學家彭齊亞斯和他的同事威爾遜建立了高靈敏度的號角式接收天線系統，用它測量銀暈氣體射電強度。但那時的衛星通訊很不好，常常伴隨大量的噪音。為了消除背景噪聲，他們甚至專門去清除了天線上的鳥糞，但仍然無濟於事。
經過進一步講究，二人認為這些噪音來自宇宙本身，是一種波長為7.35釐米的微波噪聲，相當於3K。宇宙微波背景輻射很好地解釋了宇宙早期遺留下來的熱輻射，是支援“宇宙大爆炸論”的有力證據，二人的發現讓他們獲得了1978年的諾貝爾物理學獎。
宇宙微波背景輻射
那麼，如果宇宙真的起源於一場大爆炸的話，那麼造出如今所有物質的爆炸的原材料又是從何而來呢？事實上，現今的天文學和物理學都無法解答這個問題，基本都只存在著一些猜測。劉慈欣的科幻小說《三體》中有一個“降維打擊”的概念，奇點的原材料會不會來自一個更高維度的宇宙呢？不過這也會把問題更加複雜化，比如更高維度的宇宙又是怎麼來的。
科學家對於爆炸原材料的猜想大致有三種：
宇宙反向收縮到奇點
前文已經提到，宇宙在大爆炸之後處於一個不斷膨脹的狀態，且至今的膨脹速度已經超越了光速，但萬物都是存在限度的，因此，科學家推測，當宇宙向外膨脹到一定階段後，便會達到一個臨界值，超過臨界值後它就又會反向收縮。
宇宙收縮猜想
宇宙中的所有物質都會漸漸被壓縮，最終被包裹在一個體積極小的點內，即所謂的奇點，那麼一切就又回到了最初開始的地方，物質形態就是如此反覆變幻的。
宇宙輪迴：霍金點的存在
英國著名數學物理學家羅傑·彭羅斯提出了一種“共形迴圈宇宙論”，即宇宙在大爆炸前是上一個和現在宇宙物理定律相同的宇宙，現有宇宙在無限膨脹擴張後也就成為了下一個宇宙的起點。
神秘的宇宙
因為宇宙中的物質不會是無中生有的，所以只有迴圈論能夠解釋這一問題，現有宇宙的爆炸原材料很可能來自於上一個宇宙的殘留物質。新、舊宇宙在無縫對接的過程中不會丟失任何物質，只會無限迴圈。
彭羅斯和牛津大學、華沙大學以及紐約海事學院的研究團隊一起對迴圈宇宙學進行更深入的研究，他們表示在宇宙微波背景中，發現了20個左右的霍金點，所謂的霍金點指的是上個宇宙的黑洞最後爆炸死亡時留下的印記。
黑洞重啟宇宙
最後還有一種可能性，那便是和宇宙中的黑洞有關。黑洞是一種“只出不進”的宇宙天體，可以吞噬一切，它很可能會起到重啟宇宙的作用。當宇宙走到盡頭時，所有的黑洞聚集在一起吞噬掉所有物質，質量大到令人無法想象。
黑洞
而黑洞也是會死亡的，它會變成一個白洞，釋放出所有被吞進去的物質。白洞的屬性與黑洞完全相反，是隻呼不吸的特殊天體。
對大爆炸理論新的質疑
2014 年1月，一生致力於研究黑洞的英國著名物理學家斯蒂芬·威廉·霍金卻在其新論文中“語出驚人”，宣稱“黑洞並不存在”。而美國理論物理學家勞拉·梅爾西尼·霍頓在2014年9月也發表論文稱，她已經用數學的方法證明了“黑洞不存在”的正確性。
在研究中，勞拉將萬有引力理論和量子力學理論相結合，得出了這個結論。她和霍金都覺得恆星死亡坍塌時，會釋放出一種輻射，並且星球自身大部分的質量都流失掉了，這些死亡的星球所剩的密度無法滿足形成黑洞的條件。
恆星死亡
如果這一理論最終被證實，那麼“大宇宙大爆炸理論”將被推翻，甚至所有基於現代物理的宇宙起源學說都將面臨一個顛覆性的挑戰。
結語
對於宇宙，人類的好奇心和探索慾望是無窮無盡的，但受制於科技水平的限制，我們在研究宇宙的道路上還有很長一段路要走。如今得出的所有結論，都是基於人類角度認知，存在不足之處很正常，畢竟與宇宙的年齡相比，人類認識宇宙的時間實在太短了。
浩瀚的宇宙
正因為人類對宇宙的觀察和認識有限，存在不足和無法解釋的地方，才能夠激勵人們的進步，在探索中將獲取的知識不斷改良與完善。相信在未來的某一天，我們終將會揭開宇宙的起源之謎。
