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在座的一定要想，你就光这么一条理论就认为是大爆炸，会不会还有其他的可能性？这一条是非常重要的，为什么说这一条非常重要呢？因为这一条不是先有的观测，后去搞的理论。而是我们先有了一套理论，而这条理论就是以大爆炸为基础。那么这个观测呢，果然就出来了。而且这套理论在观测验证以前，认为好像是也很难想像，说我们这个宇宙是大爆炸有点不可思议。所以这个观测出来以后，对大爆炸理论是一个非常有利的支持，这是最重要的一个支持之一。
除此之外还有一个重要的支持。既然你是大爆炸，那我们这个宇宙意味着什么呢？在不断地膨胀，是不是不断膨胀，也要由观测来验证，那么这个观测主要就是由哈勃来完成的，在上个世纪的20年代到30年代，哈勃工作在美国的威尔逊天文台。他在观测什么？他在观测河外星系。我们说哈勃本来还有一个功劳，他就证明了除了银河系之外还有和我们银河系一样的，很多的河外星系。这是他的一个功劳，但是他另外一个功劳比这个功劳还要大。他就是去测量这些河外星系相对于银河系有没有运动，他就测量这个，怎么测量呢？就测量河外星系的运动速度，我们说运动速度是可以测量的，通过测量它的光谱，根据多普勒运动，我们就可以算出它的运动速度来，那么测量的结果非常地惊人。
怎么个惊人法呢？就发现我们宇宙就像气球一样，在不断地膨胀，在不断地扩大。什么叫在不断地膨胀呢？就说我们看到的河外星系，每一个星系我们测量它的速度以后都发现这个速度是一个正的速度，也就说这个河外星系在远离我们，无一例外。所有的河外星系都在远离我们，而且这个远离是非常有规律的。所以这个宇宙的膨胀就非常有利的支持了大爆炸理论，我们看一下这个膨胀的过程，大家看出来了吧，这就是模拟宇宙在不断膨胀的情况。
除了宇宙膨胀以外，还有没有其他的观测事实来证明大爆炸理论呢？我们说还有一个非常重要的观测事实，什么观测事实呢？就是我们测量宇宙中的元素的含量，我们说宇宙中的元素，当初根据大爆炸理论的话，应该是首先生成的是元素中最简单的元素。最简单元素是什么呢？是氢，所以宇宙中氢是首先产生的，而且氢的含量应该非常多，那么有了氢以后，这个氢在逐渐地通过原子核的聚变过程。就是说原子核和原子核通过聚变反应，在不断地生成更重的元素，那么紧接着氢，下一个要生成的元素是什么呢？就是氦，也就是说氢通过聚变反应来生成氦，这个反应非常非常重要，为什么说重要呢？目前呀，所有的恒星它的产能，也就说它辐射的能量就是通过氢聚变成氦得到的原子核的能量。当然最典型的是什么呢？就是我们的太阳，我们太阳为什么发光呢？如果你指望着像烧煤球炉子一样，来烧煤球，那得多少煤也不行，靠其他的化学也不行，维持这么多年是不可能的。那么惟一的就是太阳上边的氢，通过聚变过程来生成氦，这样一个核反应过程就给我们提供了几乎是无穷无尽的能量。你看重要不重要？非常重要。我们可以顺便说一下，我们这个人类开发核能源，很重要的原因，就是通过太阳的产能得到的启发。
比方说我们地面用的氢弹就是一种聚变反应，原子弹是一个分裂反应那么现在人类还不满足，正在搞受控热核反应，受控热核反应是什么呢？就是制造一些小太阳，如果那个要实现的话，你可以想像看，氢都可以聚变成氦。好了，既然宇宙中的元素，是有恒星在燃烧过程中通过氢来聚变成氦，当然这有个过程。我图上面说得很清楚，它也聚变成氦的同位素，叫做氘，然后再合成叫做氚，最后就合成有四个中子和质子的氦。
那么这个过程我们可以算出来，宇宙中大体上有多少个恒星，这个恒星的年龄有多大？那么现在宇宙中应该有多少氢？有多少氦？就算出来了。那算出来的结果和观测非常地不符合，怎么不符合呢？如果说我们这个宇宙中的氦完全是由每一个单个的恒星，通过氢聚变成氦的热核反应产生的。那么宇宙中的氦大概有多少呢？也不过只有百分之几，只有百分之几，占到总含量的百分之几。可是我们现在测量结果发现宇宙中的氦非常多，多到有多少呢？宇宙中的氦大约占了宇宙中总元素的四分之一，也就是说有25％是氦，70％多是氢，然后再加上其他的一些元素。那么这个问题就来了，这些氦是怎么产生的呢？就要问这个问题。
那么用正常的办法，我们把天上所有的恒星都把它整个都加起来，把它年龄也计算出来。然后产生了多少氦？我们可以算出来，用这些正常的手段是绝对产生不了宇宙中这么多氦的。那么最后的结论是什么呢？只有在当初通过一个非常时期，也就是说一次大爆炸的过程，那么在大爆炸过程中就会迫使很多氢聚变成氦，然后在造我们这个恒星的时候，就不单是纯粹由氢来造了。而是由氢再加上氦一起来造的这个恒星。所以恒星在造的时候，已经就含了好多个氦的元素含量已经多了，因此我们现在测出来宇宙中的元素含量才有了这么多的氦。所以我们概括起来大家就知道了，一个主要的观测事实呢，就是说宇宙是膨胀的。还有一个非常重要的观测事实呢，我们宇宙膨胀到现在，它的剩余温度正好和我们预算的一样，它的温度是多少呢？我们说是3度K或者说摄氏负270度。还有一条就是宇宙中有这么多的氦元素，也是通过大爆炸来产生的。所以我们总括起来，有哪些证据来支持大爆炸呢？就有这么多证据，第一个就是叫微波背景辐射。第二个就是哈勃定律，也就是说宇宙在膨胀。
除此之外还有一个很重要的理由，什么理由呢？就是我们宇宙的年龄，如果我们说宇宙的年龄是无限大，那就没有起始了，就没有大爆炸这一说了，现在我们测量的结果，宇宙的年龄是有限的，不但是有限的，而且我把年龄也测出来了。宇宙的年龄有多大呢？我们说小于二百亿年，我们宇宙的年龄小于二百亿年，目前倾向性的看法认为宇宙的年龄大约是一百五十亿年。我经常说这个年龄很好记，怎么记呢？你就把这个“亿”字去掉，就是一百五十年。那就是说我们努努力，科学发展以后，健康条件好了，有可能活到一百五十岁，差不多人的极限。我们知道太阳它的寿命大约是一百亿年。现在太阳已经活了差不多是五十亿年了，还有五十亿年，这就是宇宙的年龄，大约就是小于二百亿年。那么这四个证据，就证明了我们这个宇宙可能是通过一次大爆炸产生的。这就是大体上我给大家一个轮廓，有这么一个理论，有这么多观测事实。
大家肯定要问你这么大轮廓这么一说究竟怎么一炸就炸出个宇宙来？我就想像不出来。孙悟空从石头里边出来那毕竟是神话，一蹦就蹦出来了。你这个宇宙是我们所有的星球的居住地，就是包罗万象才叫宇宙了。怎么会这么一爆炸就爆炸出宇宙来，所以我必须回答你，就是说这个宇宙究竟是怎样一步一步来的。
那么最近我们国内流行一本书叫做《时间简史》，是由英国的一个物理学家和天文学家霍金写的，就描述了宇宙的演化，大家很感兴趣，实际上在他之前还有一本书也不错，叫做《最初三分钟》。那本书就是专门写我们这个宇宙最初的状态怎么来的，这个最初的状态听起来，那就有点更离奇，它物理的味道就更重。所以呢，大家得要好好听，要不然你就不可以理解，那么我也尽我最大的努力把这个事情给大家讲清楚。
那么最初怎么来的呢？我们说最初这个宇宙通过膨胀以后慢慢来产生，但是这个诞生的时间是非常非常快，有多快呢？三分钟造就一个宇宙，你信不信呢？我们来看一看三分钟就给你造就一个宇宙，那么宇宙最初始的时候，宇宙的年龄是多大呢？0。01秒。这时候的温度是多少度呢？是十的十一次方度，也就是说一千亿度。这个宇宙是个什么状态，我说这个宇宙是一团混沌。这团混沌是什么样子的，我有一个动画片可以给大家看一下，这就是我们那个宇宙最初的情况，那这宇宙是什么？这一团混沌就是比我们现在知道的这些个电子也好、中子也好、质子也好、原子也好，更基本的粒子，或者说这是一堆叫做夸克。所以有种说法，在最初的时候就是一个夸克星，就是一个夸克的海洋，就是一团混沌，什么都不是，都是造就物质的基本原料的温度是非常非常高，一千亿度，那么在这么高的温度下，这堆东西不可能产生任何东西，因为大家都是平权的，在里边就是自己在那儿漫游。那么这堆东西有一个特点，什么特点呢？它在不断地扩张，也是必然要扩张，为什么呢？温度很高，它一扩张的时候这个温度就降低了。那么我们看一下由0。01秒扩张到1秒，也就是1秒钟的工夫就膨胀了。膨胀了以后，它这个温度降到了十的十次方，一百亿度。这时候就出现电子、中子和质子，为什么呢？因为这时候温度降低以后，它里边的一些反应，就使得一些光子慢慢通过反应过程，光子就会变成电子，然后再可以聚合成中子和质子，这是温度降低以后。
如果我们的温度再降低降到3分钟，这时候的温度差不多十的九次方，也就是10亿度的样子。在这个温度下，这个宇宙出现一些轻的元素，什么元素呢？氢和氦。我们来看一下，由于温度降低，原初的这些东西就开始有一个聚合反应。你看一下，它们就聚合聚合，出现了一些什么呢？氢、氦这些元素就产生了。有了这个元素以后，就等于我们盖大楼一样，就有了基本的砖瓦了。这就是我们宇宙最主要的原材料，只要是有了氢再加上氦，我们这个宇宙就可以造起来了。我们这个宇宙由于温度在不断地降低，就造就了氢和氦。那么再稍微确切一点，到了3分45秒我们基本的元素就都造成了。换句话说，我们这个宇宙的雏形就产生了。因此我们说宇宙是最初三分钟，如果再说的确切一点，最初的3分45秒钟，我们这个宇宙的大厦就基本上奠基了，就可以了。你们想想我们宇宙造的怎么样？速度是够快的。你们学校里边要是盖一座大楼的话还得盖一年，我们宇宙三分钟宇宙的基石就奠起来了，剩下的工作就好办了，怎么叫好办了呢？因为我们宇宙中的基本原材料有了，氢也有了，氦也有了。以后我们就拿这些氢和氦再去造星球，慢慢我们的宇宙就一步一步就把它造起来了。
问：何老师您好，我想问一下，你说这个宇宙现在是在膨胀吗？我想问一下它到底是什么作用力使它在膨胀呢？
答：宇宙的膨胀呢，现在是一个事实，这个事实是什么原因呢，就是的的确确我们宇宙因为当初在不断地膨胀，现在没有力量把它拉住，拉不住。所以宇宙就不断地在膨胀下去，这是一个观测事实，那么这个宇宙会不会永远膨胀下去呢？现在我们知道拉住宇宙膨胀的惟一的力量还是靠引力，因此要想把宇宙不让它继续膨胀下去，把它拉住，那就只有增加宇宙中的引力。那这就是天文学家的一个任务，我们想法找到宇宙中更多的物质，增加了宇宙的相互吸引力，那它就会慢慢的膨胀一段时间以后就会收缩回来，现在我们还找不到其他的力来制止宇宙来膨胀，只有靠引力。
问：老师我想问一下宇宙的年龄是通过什么方法测量出来的？
答：这个问题问的很好，你怎么知道宇宙的年龄是一百五十亿年呢？我们有几种测量方法，其中一个方法呢，就是根据哈勃定律。我们说宇宙是在膨胀，而且这个膨胀的规律非常简单，就是一个线性的，距离越远膨胀速度越大，非常简单的一个线性关系。那么你这个膨胀的斜率，也就是哈勃常数，我把它倒过来，就是哈勃常数的倒数，正好就是宇宙从最初的一点膨胀到现在的时间。那么这个年龄呢，我们就管它叫做哈勃年龄，这是一个很重要的。用到现在， 那么哈勃常数也是越小的话，那就说这个年龄经历的越长。那哈勃常数就越大呢，这个年龄呢，这个年龄就越大，那么哈勃常数越大呢。这个年龄就越小，为什么呢？很简单，因为膨胀到现在了，你膨胀的速率慢，也就是哈勃常数小，膨胀到现在需要的时间呢就越长。所以天文学家一个很重要的任务，要想测量准宇宙的年龄，你就要把这个哈勃定律里边的哈勃常数来测准。我们放哈勃空间望远镜，很重要的理由就想把哈勃常数