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(Edwin 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。但是，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。