今年，諾貝爾物理學獎的一半頒給了天文學家詹姆斯·皮布林斯（James Peebles），以表彰他為宇宙大爆炸理論做出了重要的貢獻。時至今日，宇宙大爆炸理論已經成了描述宇宙起源和演化的主導理論。那麼，有什麼強有力的證據能夠支援宇宙大爆炸理論呢？
哈勃定律在1929年之前，穩恆態宇宙的觀念根深蒂固。就連愛因斯坦也認為宇宙是靜態的，他在創立廣義相對論時，給引力場方程引入宇宙學常數，使得方程不會出現動態宇宙的解。然而，哈勃的重大發現改變了這一切。
1924年，哈勃通過造父變星測出了一度被認為是銀河系星雲的距離。結果發現，那些星雲不可能在銀河系的範圍之內，哈勃意識到它們其實是銀河系外的星系，它們就像銀河系那樣由大量的恆星組成。河外星系的發現，開啟了現代天文學的全新篇章。
此後不久，在研究星系光譜時，哈勃注意到，宇宙中大部分星系的光譜都出現了紅移的現象。多普勒效應表明，當聲源遠離觀測者時，頻率會下降，反之亦然。同樣的規律也適用於光源，當光源遠離觀測者時，其頻率會降低，波長會拉長，光譜表現出紅移。
因此，光譜出現紅移的星系表明它們在遠離銀河系。不僅如此，距離銀河系越遠的星系，其光譜的紅移值越大，這意味著它們的退行速度越快。星系的距離和退行速度呈現出線性關係，這就是著名的哈勃定律。
宇宙中普遍存在的引力會讓星系互相靠近，而星系大都在退行的事實表明，空間結構在膨脹，導致宇宙中的星系不會被引力吸引到一起，而是會被互相拉開。既然現在的宇宙在膨脹，這意味著曾經的宇宙更小更密。如果追溯到時間開端，宇宙中的所有東西，就連空間本身，都會集中在一個無窮小的奇點之中。於是，哈勃定律成了宇宙大爆炸理論的第一個強有力證據。
宇宙微波背景輻射如果宇宙起源於熾熱緻密的奇點，那麼，發生過大爆炸的早期宇宙必然非常熱。倘若早期宇宙處於高溫的狀態，即便經過上百億年的空間膨脹和冷卻，這些熱量不會消失。皮布林斯等人預測，現在的宇宙中還殘留著高於絕對零度幾度的背景輻射，可以在微波波段探測到。
1964年，威爾遜和彭齊亞斯兩位射電天文學家意外發現了一種各向同性的輻射訊號。皮布林斯等人很快意識到，這個訊號就是他們此前所預言的宇宙微波背景輻射。發現宇宙微波背景輻射的兩位天文學家在1978年獲得了諾貝爾物理學獎，而皮布林斯也終於在2019年獲得了諾貝爾物理學獎。
觀測表明，宇宙微波背景輻射十分均勻，無論朝著哪個方向觀測，都會接收到相同的背景輻射，溫度大約為2.725開氏度，它們是來自於宇宙年齡為38萬年時的宇宙第一縷曙光。背景輻射中存在大約百萬分之五的溫度漲落，這種極其輕微的不均勻性最終引發了星系、星系團等大尺度結構的形成。各向同性的宇宙微波背景輻射表明，早期宇宙處於高溫高密度的狀態，這是宇宙大爆炸的另一大獨立證據。
宇宙元素丰度在地球上，地殼中的氧、矽、鋁、鐵、鈣等元素的丰度很高，大氣的主要成分為氮氣和氧氣，但這並不意味著宇宙的元素組成也是如此。因為放眼宇宙，地球只是滄海一粟，地球的元素丰度遠不能代表宇宙。
地球的品質為太陽的百萬分之三，太陽的品質達到了太陽系總品質的99.86%。通過光譜分析可知，太陽品質的74%是來自於第1號元素——氫，24.9%來自於第2號元素——氦，其他重元素的品質佔比非常低。進一步分析表明，其他恆星和星雲的元素構成也是類似的。總體而言，宇宙重子品質的75%是氫，24%是氦，另外1%是其他重元素，這與宇宙大爆炸模型的預測完全一致。
根據宇宙大爆炸理論，宇宙在最初幾分鐘裡經歷了原初核合成過程。當宇宙溫度降低到一定程度時，穩定的氫原子核（質子）和中子就能大量形成，氫原子核又會與中子進一步結合成氦原子核。當空間進一步膨脹，宇宙迅速降溫，其他更重元素沒有條件被合成出來，它們都是來自於後來的恆星核聚變、超新星爆發以及中子星碰撞。
按照品質比例，太初核合成會產生3:1的氫和氦，這個預言與觀測結果完全一致。因此，宇宙元素丰度是宇宙大爆炸的又一個重要證據。
星系演化和宇宙均勻性光的傳播速度不是無限的，它們在一年的時間裡只能傳播1光年的距離。因此，當我們觀測宇宙時，我們看到的都是過去的宇宙，而且看得越遠，看到的時間越早，例如，我們看到的太陽是8.3分鐘之前，織女星是25年之前，三角座星系是300萬年之前。
哈勃太空望遠鏡能夠讓我們看到深邃的宇宙，從而讓我們知道早期宇宙的情況。哈勃觀測了一系列距離不同的星系，它們代表了不同時期的星系，這樣我們就能了解到星系的演化。哈勃極深場讓我們看到了132億年前的星系，而最早的星系甚至可以追溯到宇宙誕生只有4億年之時，也就是134億年之前。
與目前的星系相比，遙遠星系的尺寸通常更小，形狀比較不規則，發育更加不全，它們包含更多的年輕恆星，看起來更藍。也就是說，隨著時間的推移，星系在不斷成長和演化，宇宙中的星系最初是星雲形成而來的，這也能證明宇宙大爆炸模型。
另外，雖然宇宙中的星系會在某些地方聚集形成星系團等大尺度結構，但在更大範圍上，宇宙是非常均勻的，其一致性可達99.99%，這也是宇宙均勻膨脹和演化的有力證據。
總之，多種獨立的證據都指向了同一個結果——宇宙曾經有一個開端，早期宇宙比現在更小更熱更密。雖然宇宙大爆炸理論還不盡完美，但它是目前描述宇宙起源和演化的最好理論，未來還會不斷得到完善。