本书是介绍宇宙学 “大爆炸理论” 发展历史的科普图书，它不仅收录了许多珍贵的史料来论述科学理论本身的发展，更为我们介绍了为大爆炸理论作出贡献的科学家们，以及他们背后的趣事。从古人的神话到科学时代的 “日心说”，本书为我们梳理了人类认识广阔宇宙的历史，讲述了大爆炸理论如何描述宇宙的诞生与发展。本书核心内容：一、大爆炸理论的提出。二、理论的检验。三、理论的完善。四、最终证明大爆炸学说的决定性证据，以及它们是如何被找到的？本书以大爆炸理论的发展历史为核心，讲述了科学家如何从广义相对论出发，猜想出一个宇宙创生和膨胀的模型，并通过证实宇宙在膨胀、解决原子形成的机制、找到宇宙微波背景辐射等一系列科学研究，最终使大爆炸理论被广泛接受。同时，以大爆炸理论从提出到被广泛接受的过程论述了科学运行的方式。第一，爱因斯坦的广义相对论是一种描述引力的理论，并且比牛顿的万有引力理论更加有效。由广义相对论对宇宙的预测出发，宇宙在膨胀的理论猜想被提出来，因为如果宇宙不膨胀的话，我们就会得出宇宙在毁灭这个荒谬的结论。第二，哈勃通过对 “宇宙灯塔” 造父变星的研究，测量出了许多星系距离地球的距离，接着又通过星系红移的现象确认了星系正在离我们远去，并得到了它们远去的速度，由这两个数据他最终提出了哈勃定律，不仅证明了宇宙在膨胀，还计算出宇宙的年龄是 18 亿岁。第三，大爆炸理论的缺陷和完善的过程。科学家通过对造父变星分类的研究，提升了对宇宙年龄估计的精度，将宇宙的年龄估值提高到了大约 100 亿岁到 200 亿岁。另一方面，科学家研究出大爆炸刚刚发生时宇宙中只有最轻、最小的氢原子，后来随着温度的下降又生成了氦原子，而各种各样的重原子则是通过恒星坩锅的激烈反应而诞生的。这样，不仅解决了原子丰度的问题，也基本解释了宇宙成分为什么是现在我们看到的样子。第四，大爆炸发生时残余了一种辐射，它在太空中无处不在，却因为偶然的原因才被我们观测到，这就是最终证明了大爆炸理论的宇宙背景微波辐射。到这里，大爆炸学说成为了一种几近完美的科学理论。宇宙学还在继续发展，探测宇宙的技术还在不断进步，像被称为 “中国天眼” 的 FAST 超大型射电望远镜等观测设备日益成熟，这些技术的进步让宇宙大爆炸学说不断发展。现在，科学家们可以更精确地测量大爆炸模型中的各种参数，发现了很多意想不到的结果，比如说，宇宙的膨胀正在加速。而现在科学家们还在努力研究，究竟是什么在让宇宙加速膨胀。有一种观点认为，加速膨胀的 “推手” 就是暗能量。这是一种充斥太空的、具有斥力效果的能量。宇宙越膨胀，空间越大，暗能量就越多，斥力就越大，所以宇宙就在加速膨胀。那么宇宙的命运究竟会怎样呢？也许科学的发展会给我们意想不到的答案，也许科学范式转变的道路永远没有终点。作为 BBC 的节目制作人，本书作者辛格还曾经做过关于数学另一段科学史的纪录片《费马大定理》，该片获得了英国电影学院奖，同名科普书《费马大定理》也是一本畅销书。

大爆炸简史，是一个介绍大爆炸理论从开始到完全被认可的过程！这个过程还得从牛顿讲起。牛顿他老人家建立了引力模型，宇宙的相互作用力都可以清晰的算出来。并且通过计算，行星的公转轨道也是可以算出来。牛顿一战封神！可以，正如本书第一章所讲的，科学理论，就是暂时提出来的，暂时正确的一种思考模型！爱因斯坦登场！爱因斯坦提出狭义相对论，排除以太，确定光的速度是恒定的（这个是一个宇宙的基本稳定数据），并且通过狭义相对论，我们对于时间的认识是错误的。他说虽然牛顿在大范围上是对的，但是引力不是简单的物质对于物质的吸引，而是一种大质量物质让周围空间压缩，从而让周围小物质形成绕着这个物质旋转的状态！也就是说，空间和运动都是相对的。广义相对论确立。它的确立就是描述了基本的物理定律！可以他毕竟是人，有解释不清楚的东西，先假设一个理论，提出一个常数，变成一个未被验证的 稳态宇宙模型（很多时候，我们有名之后，为了形成一个稳定的理论，反而不一定能够接受新的理论，这也是很多大神年纪越大，越顽固的原因）。不过在这个同时期，有个叫做弗里德曼的大哥，却提出了 “膨胀宇宙模型”，不过当时没有观察，没有数据，跟爱因斯坦一样，都是假说。要确定是稳态，还是膨胀，我们是不是要知道相互之间距离，才可以判定是否膨胀呢？1838 年，这一年德国天文学家弗里德里希・威廉・贝塞尔成为第一个测量一颗恒星的距离的人。（就是一个三角形的距离测算！）因为能够测量恒星的距离，因此针对星云的距离，也成为了一个问题，也就是说，针对仙女座到底是在银河系内部还是外部？这个问题的争论在 1920 年 4 月达到白热化。当时美国国家科学院计划在华盛顿举办一场被后世称为 “大辩论” 的讨论会。科学院决定，会议应当将关于星云本质的两个对立阵营汇集到一块儿。一种观点认为，银河系包含整个宇宙，当然也包括星云，威尔逊山天文台的天文学家就强烈坚持这种观点，他们选派了一位雄心勃勃的年轻天文学家哈洛・沙普利，来代表他们出战这场论战。相反的观点则认为，星云都是自成一体的星系，持这种观点的代表是利克天文台，他们推荐希伯・柯蒂斯来捍卫自己的立场。（多星系模型）在这个 “大辩论”，光学望远镜的能力也在不断提高，不仅可以看，还可以拍！不过 “大辩论” 的问题，还得留给天文学的大神，哈勃来解决！哈勃首先倾向于多星系模型，在观察的过程中，推得的结果是惊人的。这颗造父变星，以及它所在的仙女座大星云，似乎距离地球有大约 90 万光年。银河系的直径大约是 10 万光年，因此仙女座显然不是我们银河系的一部分。关于星云是银河系内还是外的大辩论 结束。（不过哈勃的贡献还没有结束！）光的波粒二象性的提出，让人们知道了光的特征。那么不同的波长，实际上，呈现的颜色就不同！所以恒星越冷，它所发射的波长就越长，看上去就越红。相反，恒星越热，它所发出的波长就越短，看上去就更蓝。同时，多普勒效应也告诉我们，波是可以叠加的。还会发生红移！这样通过计算，可以得出两者的距离是有变化，也就是说两者有相对速度，不是相对静止！是不是很神奇？威廉・哈金斯的方法有巨大的潜力，因为任何可见的恒星，或星云，都可以用分光镜来分析，从而测得它的多普勒频移和由此所确定的速度。除了恒星在天空中的自行，现在我们还可以测量其朝向或远离地球的径向速度。（观测设备技术的功劳也很大，到 20 世纪初，分光仪器已经成为一项成熟的技术，并能够与新建的巨型望远镜和最新的高灵敏度的感光材料实现良好的结合。这种三位一体技术为天文学家提供了一个无与伦比的探索恒星组分及其速度的机会）但是有一个问题就是，大家对于 靠近还是远离，无法确定！哈勃定律即将诞生！通过研究其他星云的退行速度，发现归纳方程有一定的关系。宇宙中的星系在以与其距离成正比的速度远离我们。1931 年 2 月 3 日，爱因斯坦向聚集在威尔逊山天文台图书馆的记者发布公告。他公开宣布放弃自己的静态宇宙学并支持大爆炸膨胀宇宙模型。总之，他发现哈勃的观测是有说服力的，并承认了勒迈特和弗里德曼的理论始终是对的。随着世界上最著名的天才改变观点，现在改为支持大爆炸理论，于是宇宙膨胀概念成为正式的观点，世界各大报纸纷纷予以关注。为了使大爆炸模型被接受，有一个看似无害的问题不能被忽视：为什么有些物质比其他物质更常见？那么对于物质本身的研究就比较重要。深入到原子层面，卢瑟福模型构成了原子的架构，原子核是质子，中子，还有外层的电子！20 世纪 40 年代初，伽莫夫开始了他的解释大爆炸后元素产生的研究项目。在拉尔夫・阿尔弗的协助计算下，在大爆炸核合成阶段的末期，差不多每 10 个氢核可生成 1 个氦核，这与天文学家对当今宇宙的观测结果十分吻合。大爆炸的支持者们现在有了两项观测证据 —— 宇宙膨胀和氢与氦的丰度，并表明它们与宇宙大爆炸模型完全一致。但是重物质了？为什么缺乏 5 核子核对伽莫夫和阿尔弗就是灾难性的呢？原来在构成如碳以上的较重原子核的核合成道路上，这种缺乏明显是一道不可逾越的裂隙。阿尔弗和赫尔曼继续发展他们的早期宇宙的历史，他们不知道宇宙初期的这种光海与等离子体之间的相互作用随着宇宙在时间推移中膨胀还会发生什么事情。这两个年轻的物理学家推测，当温度逐渐降低到等离子体无法继续存在时会有这样一个关键时刻，在这一点上，电子会被束缚在原子核上，形成稳定的、中性的氢原子和氦原子。对于氢和氦，从等离子体到原子的转变大约发生在 3000℃的条件下，他们估计宇宙要冷却到这个温度大约需要 30 万年左右的时间。光与等离子体中的带电粒子容易相互作用，但不与气体中的中性粒子作用，如图 82 所示。因此，根据大爆炸模型，在重组的时刻是宇宙历史上光线第一次可以顺畅地穿越空间的时刻。在此时刻，仿佛宇宙的雾突然消散了。换句话说，在等离子体时代结束时所释放的光，现在应该作为一种 “化石” 存在。这种光将是大爆炸的遗产。（微博背景辐射）几年后，大爆炸模型面临着两个尴尬的问题。首先，基于星系的红移，大爆炸宇宙的年龄小于它所包含的恒星的年龄，这显然是荒谬的；其次，大爆炸生成原子的尝试在氦这个地方遇到阻碍，这让人十分尴尬，因为这意味着宇宙中不应含有氧、碳、氮或其他重元素（也就是说，他们没有解决宇宙年龄和宇宙中重物质问题）这个时候，弗雷德・霍伊尔提出新的理论，永恒的静态模型。现在主要有两种相互竞争的宇宙学理论。一边是大爆炸模型，它源自爱因斯坦的广义相对论，由勒迈特和弗里德曼提出。这种理论认为宇宙有一个独特的创生时刻，接着是快速膨胀，而哈勃的观察确实证明宇宙在膨胀，星系在后退。不仅如此，伽莫夫和阿尔弗表明，大爆炸模型可以解释氢和氦的丰度。另一边是稳恒态模型，由霍伊尔、戈尔德和邦迪提出，这个模型除了包含物质的连续产生和宇宙膨胀这一要素外，本质上回到了永恒宇宙的保守观点。这种物质产生和宇宙膨胀使得该模型与所有天文观测结果兼容，包括哈勃观测到的退行星系的红移。巴德又通过观察计算，提出宇宙年龄需要提高到 36 亿年！另外桑德奇将成为测量星系距离和宇宙年龄的主要人物，并且很大程度上正是由于他的观察，在 100 亿岁到 200 亿岁之间的宇宙最终变得清晰。（到这里，宇宙年龄问题也解决了。那么接下来是物质丰度问题了。）与典型星相比，这种大质量恒星的寿命非常短。最初，恒星花上几百万年的时间使氢聚变成氦。在其寿命的后期阶段，温度和压力增加，使得氧、镁、硅、铁和其他元素的核合成得以进行。霍伊尔表明，超新星打造出一种最极端的恒星环境，从而允许罕见的核反应发生，从而产生出最重和最奇特的原子核。通过一些假设，霍伊尔终于证明并确认了由氦转化为铍，然后变成碳的机制。他证实了碳是在大约 2 亿摄氏度的温度下的反应合成的。这是一个缓慢的过程，但数十亿颗恒星经过数十亿年的演化，可以制造出大量的碳。（这时候物质的丰度问题也解决了）最后在射电望远镜的发展下，不是简单通过 观察，而是通过接收电磁波来认识！接收外太空的电磁波。这里面最有意义和价值的就是 CMB。普林斯顿团队一直在研究大爆炸模型，并意识到宇宙间应该存在一种无所不在的 CMB 辐射，这种辐射在今天应为 1 毫米左右的波长的无线电信号。（大爆炸理论最终完成证明）这也就是涉及了宇宙生成和演化的过程。但是至于爆炸之前是怎样？爆炸以后宇宙是持续膨胀？还是挤压？为什么宇宙还在演化？宇宙为什么没有膨胀的快到不可想象？宇宙中的暗物质到底是什么？还有很多问题没有完成！但是这也是宇宙的魅力，让人着迷的未知！书名：大爆炸简史作者：【英】西蒙・辛格出版社：湖南科学技术出版社

跟听天书一样 大部分都弄不清楚……