宇宙大爆炸理论是基于发现了宇宙红移现象。

也就是说我们站在地球上观察所有的恒星，发现所有的恒星都在远离我们，离我们越远的恒星远离的速度越快。足够远的距离的远离速度甚至可以超越光速。

因为物质的移动不可能超越光速。这是我们现代物理学的一个根基性的定理。

所以得出了宇宙本体在膨胀这个结论。然后反推回来，如果时间倒流，那么这个宇宙就会收缩。收缩到极致那么就是一个点。

一切的一切都是推论。为了打造符合实际的理论，甚至得出来一个暴涨理论。在极短的时间内，在宇宙形成的那一刹那，是远超光速无数倍的速度在爆炸式的膨胀。

然后很多人就疑问，那么奇点是怎么回事？奇点爆炸之前是怎么回事？

科学家说，不存在，不要问，没结果。

因为在奇点之前不存在宇宙，不存在空间，不存在时间。奇点就是整个宇宙的集合点。

这让我想到了一个试验。

将一盆水上倒上油（或者含有油性物质的染料等），然后在盆中间倒入洗洁精。在滴上洗洁精的瞬间，油会向四面八方迅速散开，但是到一定程度后，扩散速度立即减慢到一个容易观察的速度。

其实这个过程和暴涨理论多么的相似。

我还是相信宇宙大爆炸理论的。但是很多人不相信。

有很多人觉得这个理论从科学的角度来说不完美。

但是我认为很多人是认为科学没有上帝来的完美。

为什么这么说，现代科学理论给予了宇宙的起点的推论，给予了宇宙的终点（大撕裂，热寂）的推论。这表明了包括宇宙本身在内的一切的一切都是有始有终的，最终是会毁灭一切的。这就很让人绝望。

哪怕提出了多元宇宙平行世界的假说，但是那比宇宙大爆炸还要不靠谱的理论。

至少我是这样理解的。因为宇宙如果没有开始，没有结束，永远存在的话，虽然自己看不见，但是总感觉是有希望的。宇宙承载着希望。

当然，严格来说，我们不能够完全确定大爆炸理论的正确性，即使我们相信广义相对论的正确性，即使我们相信现在的观测数据，依然不能够100%说明大爆炸理论的正确性。

问题出在什么地方呢？首先要看看为什么我们选择大爆炸理论。

这个要从标准的宇宙学模型说起。现在的绝大多数的观测数据，包括宇宙学红移、宇宙微波背景辐射、超新星等等，说明从大尺度上讲，我们周围的可见物质都在远离我们。而且我们周围各个方向的物质原理我们的速度差不多。也就是说，每个方向都是相同的。

然后问题来了，这些东西远离我们，说明了什么？那么我们先要思考一个问题：我们作为宇宙的观察者，到底处于一个什么样的地位？客观的讲，没有什么理由说，我们处在宇宙的中心。（当然，也没有理由说明，我们不是处在中心。剩下的就是信仰问题了。不过从我们的全天扫描来看，宇宙中物质大尺度上分布是很均匀的，既然是均匀的，那么我们就觉得，很可能就没有中心了。）如果我们不是处在中心，那么周围各个方向星系远离我们的速度差不多，说明整个宇宙在膨胀。

现在我们论证了现在的宇宙在膨胀。然后利用各向同性和均匀性假设（称为宇宙学原理），然后我们知道现有的物质的物态方程，可以发现宇宙过去也是在膨胀。那么我们倒退回去，如果宇宙一直在膨胀，那么过去应该是很小的一个宇宙。这就是大爆炸理论大致的逻辑。

现在我们返回去看看，这个理论到底是不是肯定正确。那就看看到底这个理论还有没有问题我们想不通。问题很多。有些问题，比如视界问题，可以通过一些办法解决，比如引入暴涨阶段。有些问题，比如，宇宙学原理本身就是个假设；我们现在知道的物质并不一定是宇宙中所有的物质；我们用的广义相对论可能有问题，现在都是不确定是否绝对正确的。

但是，话说回来，现在没有一个其他的理论像大爆炸理论这样成功。而且，由于现在宇宙学的一些数据的精度很高，而现在理论又跟数据的吻合这么好，所以可信度还是比较高的。

对于这个理论中的问题，如果想要解决，那大部分人自然还是在大爆炸的框架下面做。当然，也不能排除将来rule out大爆炸的可能。

事实上，现在的可能正确的理论远远不限于大爆炸理论一个。只不过这个是“信徒”比较多的理论而已。

宇宙起源问题，我们没有答案。所以Edward Witten才会提出这样一个问题：

我们的理论还没有能力探求太早的宇宙。

多早的宇宙算是太早的宇宙？这个我们有个很聪明的办法来提供一个量级。(这个办法其实就是一个简单的量纲分析。)对于时空曲率太大的情况，现在的广义相对论（我们称之为经典广义相对论）是不能触及的。通过分析知道，在早于10^-43s的时候我们的现有理论是无法理解的。这个短短的时间，就足以把我们关在探索起源的门外。

然后很多人会有这样的疑问：那么宇宙之前是什么？

首先说明一点，这个问题很大程度上，只是观念上问题。我们从出生就开始感受我们周围这个小小的世界，我们对于这个世界的理解，很大程度上都是对我们可以感受到的事物和现象的总结可扩展。我们习惯了时间缓缓的稳恒的流淌，习惯了这种近似平坦的闵氏时空。所以我们很难去想象弯曲的时空。自然，我们也很难理解没有时间和没有空间的世界。所以我们会去问，大爆炸之前是什么，宇宙之外是什么。

可是，如果没有了舞台，戏曲就没法表演。同样，没有了时空，还谈何事件的发生？不能谈事件发生，我们那样的世界跟不存在又有什么区别呢？

我提到了没有时间和没有空间，但是事实上我们并不确定大爆炸之前就是没有时空的。这只是一种可能的情况。因为上面提到了，我们没有合适的理论来描述太早的宇宙。或许等我们有了相应的理论，就会发现，原来大爆炸之前，还是可以探寻的。

我们现在讨论的宇宙，一般只是可观测宇宙，在这部分可观测宇宙之外，还有更大的存在，因为跟我们没有因果联系（严格的说，有因果联系的部分要比可观测宇宙要大，但是先不管），所以我们一般都不管那些，但是我们从现有的宇宙的起源的理论，是可以确定其存在的。

然而，当我们的理论有能力回溯到宇宙早期，暴涨之前，那时候的可观测宇宙，就是会逐渐触及整个宇宙。

如果想站在稍微专业一点的角度看待这个问题，如果你又学过概率论，那通过下面这段话，可能比我理解的更好，因为我刚刚开始看概率论。

假定我们的宇宙遵从特定的规律，可以设想这样的两种观测者。一种是自然之上的创世者们，比如叫他们宇宙定制公司，他们非常清楚宇宙所遵从的规律，而且也知道宇宙是在什么样的参数下运行；另一种是宇宙之内卑微的生存者，比如我们地球上这些渺小的人类，我们并不知道宇宙是精确的规律是什么，也不知道在某个规律下面宇宙的参数是如何设定的，我们只能实验和观测，更加难堪的是，在宇宙学中，我们基本上只能进行观测，想要尝试去改变一些宇宙的设定来得到某些结果，目前还只能出现在科幻小说之中。

那么对于宇宙定制公司的人们来说，他知道宇宙的精确的理论是 H ，（对于我们来说是个假设而已，因为从我们的角度来看就是个 Hypothesis，简称 H ），而我们生活的宇宙可以用一个模型 θ(θ1,θ2,…) 来描述，其中 θi 为模型参数，而且他们知道宇宙运行之后的数据 D，（比较幸运的是，对于很多数据 D，我们也是可以得到的，因为我们就限定 D 为我们可以得到的数据）。

那么从宇宙定制公司的角度来看：

可以根据 H 来计算 θ 模型下的某个数据出现的理论概率，比如现在在一个范围 A 内，共有 M 颗1型超新星，和 N 颗2型超新星。他们可以计算在拿到了 m 颗1型超新星和 n 颗2型超新星之后，随便抽取一颗是1型的概率，因为整个宇宙在任何时空点的配置他们都清楚的很。这种我们统统称之为计算 P(D|θ(θ1,θ2,..))，即 likelihood. 意思是说，我们现在知道一个模型θ和参数θ1,θ2,…，得到某个结果 D 的概率是多少。

这差不多是宇宙定制公司用的最多的计算了吧。

而对于我们来说，情况变得就复杂多了。我们只有观测数据，并不知道宇宙的理论 H 和具体的模型及参数 θ(θ1,θ2,…)。而我们希望通过这些观测了解到宇宙背后的理论和具体模型及参数。 因此从我们的角度来看却只能计算 Posterior，记作 P(θ|D)，意思是说，我们有一堆观测数据 D ，那么一个特定的模型θ并且取某些特定的参数 θ(θ1,θ2,…)的概率是多少。

可以看到这样一种记法，| 是符合条件符合，可以直接读作”符合条件”，因为这个条件概率的条件放在后面。

为了更明白，我重复 arXiv: 中的一个例子。

这里 P(D|H) 是 likelihood， 而 P(H|D) 是 posterior. 可以明显的看到，likelihood 是指我们明了系统的详细配置的情况下计算某件事情发生的概率，这个很强大;而 posterior 是我们不知道系统的配置的情况下，可以根据很多的实验来计算出的一个概率。这个例子中提到，如果我们可以做无穷次实验，那么就可以计算

看到这里的问题了，我们有数据，但是我们也只能去算某个自己提出的模型跟数据的吻合程度，吻合的好，我们就说模型好，然后问题在于，现在的数据跟大爆炸模型的吻合程度虽然也不错，但是还没有达到粒子物理那样的精度。

10月24日，英国著名物理学家霍金将自己24岁时撰写的博士论文《膨胀宇宙的属性》（Properties of Expanding Universes）发布到了剑桥大学的开放获取数据库，不到24小时就被下载了将近6万次，甚至一度导致网站崩溃。而就在一个多星期前，双中子星系统并合引力波被人类首次探测到，这一天文学的伟大发现赢得了广泛的关注和赞誉。
不仅是霍金的论文和引力波，事实上，现今人类对宇宙的了解很多都和“宇宙大爆炸”理论有关，而宇宙中还有很多人类没能解开的奥秘。不久前天文学领域的另一发现同样不容忽视。《卫报》10月12日发表的一篇题为《天文学家找到宇宙中一半失踪物质》的文章介绍称，人类首次找到一部分“丢失”的普通物质，部分解开了宇宙学中最令人费解的谜题之一。
“失踪”的普通物质如何被发现
天文学家认为，宇宙是由普通物质、暗物质和暗能量组成的。简单来说，普通物质主要是看得见或摸得着的物质。从宏观角度看表现为行星、恒星和星系等，从微观角度看则表现为各种粒子。目前的科学界普遍认为，普通物质由原子组成，而原子由原子核和核外电子组成，而原子核由中子和质子组成；中子和质子都由三个夸克组成，电子则被认为是不可再分的基本粒子。关于物质的基本粒子，弦理论主张：弦更加基本，不同粒子只是弦的不同振动形式的表现。但是，基于弦理论做出的预测都未经实验证实，因而其正确性还有待验证。

《卫报》报道中称，科学家先前对宇宙大爆炸遗留下来的辐射进行测量，根据测量结果确定了宇宙中物质的种类及形式，即普通物质、暗物质和暗能量三种。最近的空间探测表明，普通物质约占总数的5%，暗物质约占25%，暗能量约占70%。然而，科学家计算宇宙中所有可观测到的物体（恒星、行星和星系等）后发现，它们似乎只占了普通物质总数的十分之一到五分之一。也就是说，五分之四到十分之九的普通物质没有被观测到，也即“失踪了”，这个现象被称为“重子失踪问题”（missing baryon problem）, 因为普通物质都是由质子和中子组成，而重子也是由质子和中子构成的。伦敦大学学院的天体物理学教授理查德·艾利斯（Richard·Ellis）对此说道：“人们都同意它们失踪了，这就提出了一个问题，它们到底在哪里？”
此前，天文学家已经发现许多缕高温、呈散射状的“气体”，这些“气体”把宇宙中的星系连接在一起（过去的一般观点认为星系之间是相互独立的），但是天文学家不知道那些“气体”是什么。科学家猜测，这些“气体”和失踪的重子存在着某些关联，从而推测失踪的重子可能漂浮在连接星系团的散射气体丝（gaseous filaments）或薄片（sheets）中。
提出猜测之后，科学家们就开始尝试对此进行验证，但十分困难。这些气状物被称为暖热星系际介质（Warm-hot intergalactic medium，简称Whim），温度应该在100万摄氏度左右。在这个温度下，这些呈丝状的“气体”不够热，无法释放出太多的能量，很难用X射线望远镜观测到。但又不够冷，导致其无法吸收足够的通过光线。
科学家只能另辟蹊径，首先假设大爆炸中遗留下来的光线经过热气体时，其中的一些光线与气体粒子碰撞发生散射，会在宇宙微波背景中留下暗淡的斑点或轮廓。科学家们使用普朗克卫星拍摄的微波背景图像验证了这一假设。然后，再利用斯隆数字巡天所制作的宇宙三维地图，选取出可能由丝状物连接的星系。最后，将普朗克图像组合在每个星系的周围的区域，使那些重子链能够被观测到。
2015年，欧洲航天局的普朗克卫星就尝试绘制这种效应，但是由于星系之间的气体丝太微弱，那些暗淡的轮廓或斑点不能再普朗克地图上显示出来。此次，英国爱丁堡大学的Anna de Graaff研究小组发现，星系之间的区域的密度大约是周围空间的6倍，这些气态丝状物大约可以占到宇宙中普通物质的30%。法国奥赛天文物理研究所的科学家团队计算出的结果略低于这个水平，但两方面的数据是一致的。由此证明，那些失踪的物质并没有丢失，而是隐藏在那些气体丝中。
尽管这个发现可以部分解决那个长期存在的谜题,但还有一部分普通物质没有被找到，有观点认为剩余部分由其他物质诸如暗物质或暗能量组成。普通物质尚且如此神秘，与之共同构成宇宙的暗物质和暗能量则更加深不可测。
暗物质主要是指宇宙中不发出任何辐射的物质，它不能被探测，但存在引力作用。由于暗物质不发光、不发出电磁波且不参与电磁相互作用，许多人猜测中微子可能就是暗物质。但已经有研究表明，中微子是热暗物质，而宇宙暗物质主要是冷暗物质，因此该猜测很可能被驳倒。由于暗物质的一些特殊性质，现在很难揭开它的真实面目。
但是，人类探索的脚步从未停止。尽管目前尚无直接证据证明暗物质存在，但它在理论上有着重要作用。2013年华裔诺贝尔物理学家获得者丁肇中领导的研究组宣布他们的实验数据与暗物质粒子碰撞的理论值一致，但这一发现最终被判定不足以证明暗物质存在。现在，四川的锦屏地下实验室、暗物质卫星科研团队的“悟空”号和欧洲大型强子对撞机（LHC）都在开展证实暗物质的存在的研究。
相比暗物质，暗能量更加神秘。粒子物理学、弦理论、宇宙学专家丽莎·兰道尔在《暗物质与恐龙》一书中指出，暗能量不是物质，它仅仅是能量。暗能量的分布总是均匀，渗透于宇宙的各个角落。人类无法通过辐射的方法探测到暗能量，它不像暗物质具有引力，而是具有斥力。不过， “宇宙膨胀加速”这一现象可以证明其存在，而暗能量的斥力作用也可以用来解释宇宙的膨胀。2011年，S.Perlmutter、B.P.Schmidt、和A.G.Riess因证实宇宙加速膨胀而获得诺贝尔物理学奖。此外，宇宙的平直性（即宇宙在大尺度结构上是平直的）也能够证明暗能量的存在。理论上的宇宙物质密度应该等于大爆炸理论中的临界密度，但普通物质和暗物质相加后远远达不到这一数值，因而推测出不足的部分就是暗能量。
普通物质、暗物质和暗能量如此神秘，那究竟是怎么产生的呢？这就要从宇宙大爆炸说起。
“宇宙大爆炸”理论的产生和发展
宇宙源于奇点所发生的大爆炸，这个爆炸过程被称为宇宙大爆炸，对此进行描述的理论称为宇宙大爆炸理论。这一理论认为，宇宙起源于大爆炸，而普通物质、暗物质和暗能量也都是在大爆炸中诞生。
事实上，宇宙大爆炸早已不是科幻描述。在哈勃定律和宇宙膨胀现象的指引下，比利时天文学家勒梅特于1927年最先提出宇宙起源一个致密的“原点”，其爆炸产生了我们今天的宇宙。1948年，伽莫夫发表αβγ论文从而建立“大爆炸宇宙”的理论。宇宙大爆炸理论的主要内容是：从奇点爆炸到其后的普朗克时间（时间量子间的最小间隔）内，物理规律失效，之后进入大统一阶段，物质和能量可以互相交换， 电磁力、弱核力、强核力和引力四种作用力统一。随着宇宙膨胀和温度下降，出现夸克、反夸克和光子。而后进入核合成时代，逐步出现轻子、质子和中子，然后形成氦核，并且逐步演化出我们当今的宇宙。
大爆炸理论提出之初非但没有得到科学界的支持，当时还遭受到讽刺。比如“大爆炸”一词，就是英国天文学家霍伊尔为了说明伽莫夫理论的荒唐而取的带有贬义色彩的词语。甚至伽莫夫自己也对该理论也信心不足，最终放弃了对宇宙大爆炸理论的研究，转而研究分子生物学。不过，经过近百年的发展，宇宙大爆炸理论获得了许多证据的支持，成为了一个流行的理论。

这些证据主要包括宇宙的年龄，氢和氦的丰度和宇宙膨胀等。关于宇宙膨胀，开头提到的霍金的博士论文《膨胀宇宙的属性》是重量级的研究成果。这部撰写于1966年的论文第一章就论述了宇宙膨胀给霍伊尔-纳卡利引力理论（the Hoyle-Narlikar theory of gravitation ）造成的许多困难。在第二章中，霍金研究宇宙膨胀的摄动，并且据此得出一个结论：星系的形成不可能是由于最初始的扰动积累而造成的。在第三和第四章，霍金分别介绍了检测膨胀宇宙的引力辐射、宇宙模型的奇异现象。此外，宇宙学起源的引力波，即宇宙大爆炸产生的引力波（或称为原初引力波）也能证明该理论，但目前探测到的都是天体物理学引力波，比如黑洞和中子星合并产生的引力波，它们不能对该理论提供强有力的证明。
上世纪80年代左右，科学家们发现一些问题无法用宇宙大爆炸理论解释，比如视界疑难、平直性疑难和磁单极等等。为了解决这类问题，物理学家林德、古斯等人提出宇宙暴胀模型（或暴涨模型）。这个理论模型其实只是改进版的大爆炸模型，只是在某些时间段把“爆炸”变成“暴胀”，暴胀比爆炸所描述的宇宙变大的速度更快，以指数函数形式发生。并且，暴胀理论中出现了由“假真空”进入“真真空”的事件，而在大爆炸理论中，宇宙直接进入真真空状态，因此不存在这一阶段。