簡短來說，鑑於宇宙中所有星系都正在彼此遠離，我們可以想象在遙遠過去的某個時間點，這些星系一定極其靠近，那時的它們可能分佈密集且高度炙熱。

眾所周知，光的傳播是需要時間的，據此我們可以確定我們所能觀察到的宇宙最遠地，便是宇宙最古老的樣子。彼時的熱輻射形成了此時的“宇宙微波背景”能夠被射電望遠鏡捕捉到（收音機傳來的部分沙沙聲也受其影響）。因此，當我們順著宇宙發展足跡前進的同時，也在通過觀察遙遠星系來探究宇宙究竟是如何變化至今的。

圖解：哈勃超深場 這不是一張真正的彩色照片，圖中幾乎所有的色差皆源於“宇宙學紅移“現象（由於空間尺度擴張，星系距離地球越遠，退行速度則越高，‘紅移’現象愈明顯）。哈勃超深場區域十分狹窄，寬度小於滿月直徑的八分之一。這片區域之所以被選中是因為它是空中最空洞的區域。

如果非要詳細解釋宇宙大爆炸存在與否的話，那可能就需要進行很具體的專業解釋了。1929年愛德溫.哈勃（哈勃望遠鏡就是以他命名的）發現--距離我們越遠的星系，遠離的速度越快。

圖解：哈勃的原始資料 在天文學中，較大誤差是普遍存在的，甚至比占星學的誤差還要大。現在，這些資料的準確度已有了很大提高。

在有了這個發現之後，湧入哈勃腦海中的第一個問題是：“這個發現又可以揭示早期宇宙的哪些方面呢？”

現在，讓我們著眼於宇宙中所有物質的運動軌跡，然後想象時光倒流。我們可以推測在150億年前，宇宙中一切都是‘親密無間’的，可以說毫無距離可言，這一切物質的相互擠壓表明了當時的宇宙時多麼的炙熱無比。而現在我們看到的宇宙充斥著曾經那個‘超級火爐’遺留下來、早已冷卻的‘殘骸’，這些‘殘骸’們仍然在飛離開來，奔向四面八方。

順便一提，“宇宙大爆炸”一詞在1948年被宇宙學家弗雷德.霍伊爾率先提出。然而‘大爆炸’這個詞既沒有真正傳達出早期宇宙的“大”，也沒有十分凸顯它的“爆”。當時在建議的名稱中，還有一個相當受歡迎的詞--“可怕的空間災難”（原詞是“Horrendous Space Kablooie”）。

圖解：報紙漫畫《絕妙的建議》 來自於廣受歡迎的每日連環漫畫《凱文和跳跳虎》， 作者是美國卡通漫畫家Bill Watterson。 圖中這則漫畫講述了凱文向跳跳虎建議 ‘可怕的空間災難’（Horrendous Space Kablooie）這個詞比大爆炸（Big Bang )用來描述宇宙誕生更為合適

說來奇怪，宇宙大爆炸並不能被簡單理解為某處發生的大爆炸，普通爆炸發生後，物質猶如彈片般以各種速度向四面八方運動，在這種情況下，物質的運動速度幾乎是呈高斯分佈--也就是速度越快，以此速度運動的物質就越少。

圖解：爆炸造成的物質運動分佈 這完全和宇宙物質分佈的方式不同。

所以，如果宇宙大爆炸僅僅類似於某處爆炸，那麼宇宙中的物質應當遵循上述定律--“速度越快，以此速度運動的物質就越少”，然而宇宙並不遵循此道。事實上，我們可觀察到的星系大體上均勻分佈於宇宙中（宇宙學家稱此為“同質”），而類似爆炸造成的高斯分佈的機率幾乎為零。

我們發現宇宙是一直在擴張的，且這種擴張並不是起始於一個點。“矩陣擴張”這個詞可以幫助我們更好的理解這一系列神奇而複雜的現象。為了理解矩陣擴張，我們可以把宇宙空間想象成是一個正在膨脹氣球的表面。

圖解：矩陣擴張 在氣球膨脹過程中，即使物體本身不做運動，它們仍然能漸行漸遠。這些點並沒有以某個中心為基準向外部擴張，因為它們是等價的！

現在，你們在氣球上畫一些點，然後開始吹氣球(使氣球逐漸膨脹)。實驗開始了！

在這個過程中你會注意到，這些點相互遠離的速度和它們之間的距離成正比，然而它們並不是真的在移動，而且沒有一個點停留在擴張的中心，這就說明了很好的對稱性。另外，“矩陣擴張”為我們提供了一個可驗證的假說--我們可以據此得知那個曾經極其緻密灼熱的宇宙到底是什麼樣的。

圖解：當我們望向太空的時候，看到的是早期宇宙遺留下來的熱輻射。左圖象徵著我們現在宇宙的早期景象（從早期宇宙散發的光直至今日才到達我們這裡）。我們在宇宙所處的位置並不特殊，每個點在宇宙中所經歷的軌跡幾近相同。

如果宇宙大爆炸是起始於某個點，則其間產生的光會走的很遠，那樣的話，我們看見的古老宇宙應該是極其空洞的，然而事實上並不是這樣。

與此同時，哈勃和他在理論宇宙界的同僚們在測試新建的射電望遠鏡（名為號角天線“The Horn”）時發現了棘手的裝置問題，他們想利用無線電波去觀察恆星，於是在開始之前為了檢測望遠鏡的噪音效能，他們將號角天線指向了天空中最為空曠的區域。然而，他們很快發現在整個天空的各個方向，都存在著性質相同、無法解釋的訊號聲音，而現在我們把造成這些聲音的輻射稱之為“宇宙微波背景”（CMB）。這便是宇宙中最老的事物了。

圖解：號角天線 歷史上首次意外發現微波背景的射電望遠鏡。時至今日人們對於為什麼這臺望遠鏡叫做“號角天線”依舊不得而知。謎題就是這麼得深奧到難以解釋！

熱輻射最初來自於極其炎熱的早期宇宙，然而，僅僅用“炎熱”去形容實在是低估了早期宇宙的溫度。試著想象一團既不處於“紅熱化”也不處於“白熱化”，而是處於“伽馬射線熱化”的一團火焰，這團火焰產生的光會造成放射。不過，由於矩陣擴張的影響，這些射線已經被“紅移”太多而導致頻率過低到難以被探測。

圖解：光的頻率、波長 由於宇宙擴張，光（在這裡被看成波）被“伸展”開來。於是，光從一開始的高頻率、短波長變成了低頻率、長波長 （這種變化在微波上尤為明顯）。

如果你把收音機調到一個接收不到訊號的空頻道，就可以聽見沙沙聲，而這個聲音的一部分就是來自宇宙微波背景輻射的影響。

不幸的是，物質在極度高溫下會逐漸離子化，而離子化的東西極易散射光，這也就是為什麼大氣電離層能夠反射無線電波的原因。因此，宇宙微波背景--這個我們可見的最古老的事物--其實是源自於“光子退耦”（更多時候被稱作“電子複合”）。“光子退耦”可以被簡單理解為，當宇宙的溫度冷卻到物質處於非電離狀態（光能穿過此物質）時，光子與物質發生退耦，之後不再與物質進行互動作用並能在宇宙中自由地直線穿行。“光子退耦”時期大約發生在宇宙大爆炸後四十萬年。想想看，四十萬年似乎很長很長，但實際上它不過佔據了宇宙現在年紀的0.003%。

大部分宇宙大爆炸的證據都有點兒曲折複雜。比如說，描述宇宙形成過程的計算機模型如果以宇宙大爆炸作為起始點就演繹良好，然而用上其他條件引數就一點兒都行不通。

經過認真的分析（廣義相對論的應用加上現在對於宇宙的細緻觀察），我們可以回溯到“光子退耦”時期之前，甚至追溯到宇宙大爆炸發生的那一刻。然而,有關宇宙誕生的真相依舊存在眾多不確定性。作為一個物理學家，越是接近宇宙初始的真相，越是變得聒噪易怒。你會發現，找到一個否決宇宙大爆炸的宇宙學家，和找到兩位意見完全統一的宇宙學家都是如此這般的讓人壓力山大！

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.Ask a Mathematician/Ask a Physicist-晦元誠之-The Physicist