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根據大爆炸理論，宇宙始於一個皺巴巴的單點。
在20世紀20年代之前，「宇宙起源」不存在於在我們對宇宙理解的字典中。那時候天文學家認為宇宙是永恆不變的，我們只知道一個星系和幾百萬顆可見的恆星，而這也是我們可觀測宇宙的範圍。
後來，天文學家埃德溫·哈勃觀察到，由於紅移，遙遠的星系彼此加速遠離，並制定了哈勃定律來解釋宇宙的均勻膨脹。紅移只是指一個遙遠的天體在都卜勒效應的作用下，向更長的、或更紅的波長移動。
與此同時，物理學家阿爾伯特·愛因斯坦剛剛提出廣義相對論，該理論提供了一個由引力塑造的有限且同質的宇宙模型。這些努力為未來幾十年的一系列新發現和新理論奠定了基礎。
我們對宇宙的現代科學理解是一副貫穿時間的路線圖。這幅地圖以哈勃和愛因斯坦為開端，並得到了諸如大量的輕元素和宇宙微波背景輻射等發現的證實，它指向137億年前大爆炸事件。
在宇宙形成初期，沒有時間和空間。只有一個單一的熱的、凝聚的點——一個奇點——包含了宇宙中所有的物質。此外，四種基本力(萬有引力、電磁力、強力和弱力)被統一為一種力。這個統一的周期，稱為普朗剋期，持續10-43秒。然後宇宙以比光速還快的速度膨脹，從亞原子到高爾夫球的大小几乎是一瞬間的事情。科學家稱這為宇宙膨脹時期。
宇宙在超熱的亞原子粒子的洪流中向外膨脹。大爆炸三秒後，空間冷卻到足以讓這些粒子形成元素。大約3億年後，恆星和星系也形成了。(有關這些開始步驟的更詳細信息，請閱讀《生活大爆炸》。
大爆炸理論為宇宙的起源提供了最好的模型，但它不是唯一的理論。例如，穩態理論模擬了一個密度一致的宇宙，由於不斷產生新物質，這個密度似乎在膨脹。然而，1965年宇宙微波背景的發現則進一步削弱了後者的正確性，因為本質上宇宙微波背景輻射是早期宇宙膨脹的輻射特徵。
圖解：以角尺度展現的宇宙微波背景輻射溫度各向異性的能譜（多極矩）。顯示的數據來自WMAP（2006）、Acbar（2004）Boomerang（2005）、CBI（2004），和VSA（2004）儀器。另顯示理論模型（實線）。
火成模型表明，宇宙的形成是由於兩個獨立的宇宙在第四維度的碰撞。大反彈理論表明，我們的宇宙陷入了一個由大爆炸和大爆炸組成的永恆循環。
圖解：本圖並列了研究本現象不同時期的設備與成果。由上往下依序是彭齊亞斯和威爾遜時期，COBE時期、WMAP時期和COBRAS/SAMBA時期。
你可以把這些理論和模型看作是對宇宙未知秘密的猜測。我們可以確定我們在宇宙中的確切位置和地位，所以它們當中的部分理論可提供足夠充分的觀測方向來觀察宇宙。
圖解：由FIRAS儀器對COBE觀測的宇宙微波背景輻射光譜，為最精確測量的黑體輻射光譜性質，即使將圖像放大，誤差範圍也極小，無法由理論曲線中分辨觀測數據。
宇宙微波背景(CMB, CMBR)，在大爆炸宇宙學中，是宇宙早期殘餘的電磁輻射，也稱為「殘留輻射」。背景輻射是微弱的宇宙背景輻射，充滿了宇宙空間。因為它是宇宙中最古老的電磁輻射，可以追溯到宇宙重組時代，所以它是早期宇宙的重要數據來源。使用傳統的光學望遠鏡，恆星和星系之間的空間(背景)是完全黑暗的。
圖解：根據WMAP對宇宙微波背景輻射的觀測所繪製的圖像。
然而，一個足夠靈敏的射電望遠鏡會顯示出一種微弱的背景噪聲，或幾乎各向同性的輝光，它與任何恆星、星系或其他物體都沒有關係。這種輝光在無線電頻譜的微波區域最強。1964年，美國射電天文學家阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜發現了宇宙微波背景輻射，這一意外發現是20世紀40年代開始的工作的頂峰，並為這兩位發現者贏得了1978年的諾貝爾物理學獎。
作者： ROBERT LAMB
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