說到我們的宇宙起源，其實可以追溯到人類意識誕生以來的歷程。而在人類的整個歷史程序中，產生的許多理論引領了人類科學的進步。從字面上看，每一種文化都有自己的獨特韻味，其中自然包括一個創世故事。隨著科學傳統的誕生，科學家們開始更加貼近現實的理論，或者說是以可以被檢驗和證明的物理定律的角度來理解宇宙。

大爆炸理論的挑戰者：穩態理論

隨著太空時代的到來，科學家們開始用可觀察到的現象來檢驗宇宙學理論。由此，20世紀下半葉出現了一些理論，這些理論試圖解釋所有物質和支配它們的物理定律是如何形成的。而在這些理論中，大爆炸理論仍然是最被廣泛接受的，但是還有一種理論在歷史上一直與大爆炸理論針鋒相對，那就是穩態理論。

穩態模型表明，由於物質不斷在產生，導致宇宙即使在膨脹，物質的密度隨時間依然可以保持不變。換句話說，無論何時何地，可觀測到的宇宙本質上保持不變。這與認為大部分物質是在單一事件(大爆炸)中產生並一直在膨脹的理論形成了鮮明的對比。

穩態假說的起源

雖然宇宙穩定不變的概念在歷史上一直被科學家所接受，但並沒有引起特別的關注，直到近代早期科學家才開始用天體物理學的術語來解釋它。第一個明確的例子是在天文學和宇宙學的背景下,艾薩克·牛頓在自然哲學的數學原理刊物中解釋了這一概念。

在牛頓的這部鉅著中，他將太陽系之外的宇宙概念化為一個向各個方向均勻延伸至無限距離的真空空間。他通過數學證明和觀察進一步解釋了這個系統中所有的運動和動力學都是通過萬有引力的單一原理來解釋的。

然而，所謂的穩態假說直到20世紀初才出現。這個宇宙模型的靈感來自於科學家一系列的發現，以及理論物理學領域的突破。這些理論包括阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論和埃德溫·哈勃關於宇宙處於膨脹狀態的觀測。

愛因斯坦在1915年正式提出了這個理論，他決定將狹義相對論擴充套件到萬有引力。最終，這一理論認為，物質和能量的引力會直接改變其周圍時空的曲率。或者正如著名的理論物理學家約翰·惠勒所總結的那樣:“時空告訴物質如何運動，物質告訴時空如何彎曲。”

1917年，基於愛因斯坦場方程的理論計算表明，宇宙要麼處於膨脹狀態，要麼處於收縮狀態。到1929年，喬治·勒梅特(George Lemaitre)(他提出了宇宙大爆炸理論)和埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)使用威爾遜山天文臺(Mount Wilson Observatory) 100英寸的胡克(Hooker)望遠鏡進行的觀測證明，後一種理論是正確的。

基於這些發現，20世紀30年代開始了一場關於宇宙可能起源和真實性質的劇烈辯論。一方面，有人斷言，宇宙的年齡是有限的，隨著時間的推移，它會通過冷卻、膨脹和由於引力坍縮而形成的結構而進化。這個理論被弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle)諷刺地命名為“大爆炸”(Big Bang)，這個名字從此為世人所知。

與此同時，當時的大多數天文學家都堅持這樣的理論:雖然可觀測的宇宙在膨脹，但它的物質密度卻沒有變化。簡而言之，宇宙沒有起點，也沒有終點，隨著時間的推移，物質以每立方米每1000億年一個氫原子的速度不斷被創造出來。這個理論也擴充套件了愛因斯坦的宇宙學原理。而宇宙常數(CC)就是愛因斯坦在1931年提出的。根據愛因斯坦的理論，這種力主要負責“阻止或者抵消重力”，以確保宇宙在大尺度結構上保持穩定、均勻和各向同性。

然而站在穩定狀態學派的成員修改並擴充套件了這一原理，他們認為是物質的不斷創造確保了宇宙的結構在一段時間內保持不變。這就是所謂的完美宇宙學原理，它推翻了原本的穩態假說。

主要論點和預測

支援穩定狀態假說的論據包括由觀測到的宇宙膨脹率引起的明顯的時間尺度問題。根據哈勃對附近星系的觀察，他計算出宇宙正在以一種隨距離系統地增加的速度膨脹，也就是哈勃常數。這就產生了宇宙是從一個小得多的空間開始膨脹的理論。在沒有加速/減速的情況下速率達到500公里/秒每百萬秒(310 mps / Mpc)，哈勃常數意味著所有的物質已經膨脹了大約20億年，這也是宇宙的上年紀。

這一發現與放射性年代測定法相矛盾，在放射性年代測定法中，科學家測量了岩石樣品中鈾-238和鈽-205沉積物的衰變速率。用這種方法，最古老的岩石樣本(起源於月球)估計有46億年的歷史。簡而言之，氫在恆星內部融合(產生氦)的速度，使球狀星團——銀河系中最古老的恆星——的年齡上限達到了100億年。更重要的是，在這個模型中不可能發生遠距離的進化，這意味著類星體或活動星系核(AGNs)的射電源在整個宇宙中都是統一的。

這也意味著哈勃常數的數值將保持不變。穩態模型還預測，反物質和中子的穩定生成將導致常規湮滅和中子衰變，從而導致在整個宇宙中存在伽馬射線背景和熱x射線發射氣體。

穩態假說輸了，大爆炸理論獲得勝利

然而，在20世紀50年代和60年代的持續觀測穩步導致了反對穩態假說的證據進一步的積累。這些來自類星體和射電星系的明亮射電源是在遙遠的星系中發現的，而不是在離我們最近的星系中發現的，這表明隨著時間的推移，許多星系的射電源已經趨於平靜。

到1961年，科學家通過對射電源的調查進行統計分析，從而排除了明亮的射電星系均勻分佈的可能性。另一個反對穩態假說的主要論據是1964年宇宙微波背景(CMB)的發現，這是大爆炸模型所預測的。

由於缺乏伽馬射線背景和x射線氣體雲團存在的普遍性，大爆炸模型在20世紀60年代被廣泛接受。到20世紀90年代，用哈勃太空望遠鏡和其他天文臺進行的觀測也發現，宇宙膨脹並不是隨著時間的推移而一致的。事實上，在過去的30億年裡，它一直在加速。換句話說，哈勃常數經歷了好幾次更迭。根據威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)收集的資料，宇宙膨脹率目前估計在每Mpc 70到73.8千米/秒(每Mpc 43.5到46千米/秒)之間，誤差為3%。這些數值與宇宙年齡約為138億年的觀測結果更為一致。

現代學說

從1993年開始，弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle)和天體物理學家傑弗裡·伯比奇(Geoffrey Burbidge)和賈揚特·v·納利卡(Jayant V. Narlikar)開始發表一系列研究論文，在這些論文中，他們提出了穩態假說的一個新版本。這種變化被稱為準穩態假說(QSS)，它是科學家用來解釋舊理論無法解釋的宇宙現象。

這個模型表明宇宙是宇宙創造的結果，在幾十億年的時間裡發生了小爆炸。這個模型是根據顯示宇宙膨脹速度如何加速的資料而修改的。儘管做了這些修改，天文學界仍然認為大爆炸是解釋所有可觀測現象的最佳模型。

今天，這個模型被稱為藍白道冷暗物質(LCDM)模型，它將當前關於暗物質和暗能量的理論與大爆炸理論結合起來。儘管如此，一些天體物理學家和宇宙學家仍然主張穩態假說。它不是大爆炸宇宙學的唯一選擇。