宇宙大爆炸的三种理论

　　一个国际天文学家小组利用地球上最强大的望远镜发现，宇宙大爆炸后瞬间发生的情形和理论预言的一致，消除了二十多年来天体物理学家的困惑。

　　在物理学和天文学中最重要的困难是，实际在天文观测中得到的锂-6的含量比理论值大2%，而锂-7的含量比理论值小3%~5%。这个严重的困难导致了一些奇怪的物理解释和毫无收获的观测研究。

　　剑桥大学的天文学家Karin Lind领导的小组证明，这个持续了数十年的问题是由于观测数据的质量不高，并且在分析锂同位素方面过于简化的原因。他们利用凯克天文台10米口径的望远镜对古老恒星的观测表明，宇宙大爆炸核合成理论(nucleosynthesis)所预言的锂-6、锂-7的含量与实际观测并没有冲突之处，维护了现有的宇宙大爆炸理论。

　　在上世纪20年代，天文学家埃德温·哈勃(Edin Hubble)发现了宇宙膨胀。现代宇宙观测表明，宇宙始于138亿年前的一场“大爆炸”。证实宇宙大爆炸的重要基石是，宇宙中充满了微波辐射和轻元素(light elements)的含量与大爆炸核合成理论的一致性。

　　在古老的恒星中精确测量锂-6和锂-7的含量是一个非常大的挑战，尤其是锂-6的含量，因为它的丰度非常低，信号特征非常弱，只有利用像凯克天文台这样的大型望远镜才能获得想要的观测数据。

　　高质量的天文观测和精细的理论模型相互印证，最终解决了困扰在粒子物理学和天文学中的困难。

　　宇宙大爆炸的三大证据

　　第一个支柱是爱因斯坦的广义相对论。在它出现之前的近300年里，牛顿理论一直是天文学几乎所有分支的基础。从地球到星系，不论在什么尺度下，牛顿理论都能准确预言物体的运动状态。，对于无穷大的物质集合，牛顿理论就完全不适用了。广义相对论突破了这个局限。1916年，爱因斯坦公布了广义相对论，并且提出了一个包含宇宙学常数的简单方程，用来描述宇宙。此后不久，荷兰物理学家威廉·德西特(Willem de Sitter)就求出了方程的一个解。德西特的结果似乎与当时人们公认的宇宙图景完全一致宇宙是被广袤且永恒不变的虚空包围着的一座宇宙岛。

　　宇宙学家们很快意识到，这种永恒不变的静止状态是一种误解。事实上，德西特的宇宙会永远膨胀下去。比利时物理学家乔治·勒迈特(Georges Lema tre)后来证明，爱因斯坦的宇宙学方程预言，宇宙要么膨胀，要么收缩，无限、均匀、永恒不变的宇宙不可能存在。后来被人称为“大爆炸”的理论，就是在这个观点的基础上产生的。