宇宙大爆炸到底是不是无中生有（宇宙大爆炸是真的吗）

二十世纪二十年代，哈勃等人发现宇宙膨胀。宇宙膨胀的一个自然（但不是逻辑必然）的推论，就是时间越早，宇宙密度越大，所以宇宙可能起源于一个密度无穷大的“奇点”。这就是大爆炸宇宙学。不过，当时还没有大爆炸（Big Bang）这个火爆而个性鲜明的名字。例如，当时勒梅特一会把大爆炸称作“原初原子”，一会又称作“世界起源”，不是太窄就是太宽，抓不住人的关注。所以，要做宣传，能起个 Big Bang 或者 Sleepy Joe 这种喜闻乐见的名字，是非常重要的。

大爆炸这个名字的由来也有一番曲折。1949 年，Hoyle 在 BBC 的广播中第一次使用了大爆炸这个词来描述宇宙起源。Hoyle 本人是大爆炸宇宙学的反对者。他认为，宇宙膨胀的时候，宇宙中物质不断产生出来（稳恒态宇宙学），宇宙没有开始。他提出“大爆炸”这个名字，或许是想说明宇宙“bang”的一声炸出来，听起来很荒谬。无怪乎，“大爆炸”这个来自黑粉的名字，70 多年来反复被人误解。

那么，大爆炸究竟是什么呢？前面讲到宇宙极早期，密度无穷大的“奇点”，是大爆炸一个非常粗略的定义。说粗略，是因为“无穷大”并不是一个当前物理学可以检验的物理概念。我们只能描述有限的密度。所以，用现代的观点，“大爆炸”就是宇宙密度太大，再往前发生过什么，当时（二十至八十年代）的物理不能描述了而已。

所以“大爆炸”其实很普通，但是当时的科学家或许比较自信，确实往往把大爆炸讲成宇宙起源。

既然物理上还不知道大爆炸“奇点”的性质，怎么用物理宇宙学去“验证”大爆炸呢？

全靠同行衬托。

我们没必要推到“奇点”去验证大爆炸，只要推到宇宙相对比较早期，比较一下大爆炸和与其竞争的理论就好了。与其竞争的稳恒态宇宙学认为，宇宙一成不变，早期和现在是一样的。所以，只要“证明”宇宙早期更密更热，也就“证明”了大爆炸宇宙学。宇宙学观测发现了在宇宙由热转冷过程中元素起源的证据 (BBN)、宇宙从不透明转向透明的证据 (CMB)，以及高红移天体更年轻。这标志着大爆炸宇宙学被广为接受。

至于暗能量发现后，大爆炸宇宙学在宇宙未来这个问题上，逐渐活成了自己讨厌的样子，与本题无关，就不展开讲了。

不是。宇宙空间很可能是无限大的（严格说来，第一，最简单的宇宙模型中空间是无限大的；第二，没有证据表明空间有限；第三，空间即使有限，也应该远远大于我们目前的可观测宇宙，所以可以很好近似为无限的）。所以，这里按最简单的理论，假设宇宙空间无限大来讨论。

所谓大爆炸，只不过是在无限大空间里，因为宇宙膨胀，宇宙越早期，密度越大。“大爆炸”就是宇宙密度大到了物理学家没有理论可以解释的时候。

也就是说，宇宙膨胀是在无限大的空间里，各个点之间的距离在膨胀。现在的宇宙空间无限大，早期的宇宙空间也是无限大，“大爆炸的时候”空间仍然是无限大 (只是当时密度过大，无法描述而已)。宇宙的“奇点”不是空间中的一个点，一般来说也不是一个很小的体积。也就是说，“奇点”这个词是误导人的。严格说来应该叫“奇面”（此处“面”不代表意大利面），“奇超曲面”，“奇 codimension-1 spacelike 超曲面”。宇宙的奇点不是一个空间点，也不是一个时空点。

注：奇点的英文“singularity”并没有讲是一个点。我没有查为什么历史上中文翻译成“点”。或许是从黑洞那边的研究来的？（不过即使黑洞，翻译成“点”以后，也要忍受“环奇点”这种奇奇怪怪的写法。）

既然“大爆炸”只是说，之前发生过什么，密度太大，物理学现在还研究不了。那么，要问大爆炸之前有没有时间，就只有假说，没有靠谱的答案了。至于从古至今各种奇葩假说，这里不赘述。

自从八十年代暴胀理论提出以来，“大爆炸”这个概念发生了分裂。

这是因为，暴胀理论（极早期宇宙的膨胀速度像踩了油门一样，是加速的）相当于给八十年代以前的大爆炸理论加了个“前传”。暴胀理论告诉我们，八十年代以前本来认为是“奇点”的时候，发生了什么。既然我们对宇宙早期的认知推进了，有了暴胀这个前传，那么“大爆炸”这个时刻，应该放到暴胀之前呢，还是暴胀之后呢？都可以。所以，就有了两个版本的“大爆炸”的定义。

暴胀之后大爆炸发生：意思是，宇宙像踩了油门一样加速膨胀一段时间过后，油箱爆了（仅为类比），宇宙变热，这就是大爆炸。这种大爆炸一点都不神秘。大爆炸之前有时间，并且大爆炸之前的理论我们已经基本理解了（暴胀），大爆炸只是宇宙发展中的一个常规阶段而已。

大爆炸代表宇宙“起源”，先发生“大爆炸”，然后再暴胀。这种说法里面，大爆炸自然更热辣火爆光鲜亮丽吸引眼球，但是仍然是一笔糊涂账——大爆炸到底有没有发生，是怎么发生的，之前有没有时间……目前全都不知道。

以上两个版本，只是定义不同，没有高低贵贱之分。但是大家读相关科普文章，需要留意区分。否则把不同文章的不同定义一起装到脑子里，就乱了。

讲到这儿，又开始不是物理问题了。上次不小心提到科学哲学，被骂了一头包，这里斗胆说说。这一小节的内容包含个人观点，并不是盖棺定论的内容，欢迎理性批评。

我认为科学中是有盖棺定论的，就是“科学事实”。例如量子力学、相对论、量子场论这样的科学框架，以及宇宙膨胀这样的科学现象。尽管科学源于归纳法，在休谟的意义上，无法认定这些现象一定是对的。但是在（由科学的有效性和有用性支撑的）科学的框架下，这些“科学事实”的置信度如此之高，以及在其适用范围内没有理论与之竞争，即使有少数问题，也往往很快被发现可以在理论框架内解决。所以，我认为如果一个理论可以达到这个程度，就可以称为“盖棺定论”了。

(一) 对于同行衬托出来的“大爆炸宇宙学”，即宇宙由热密变冷稀的过程，则大爆炸宇宙学已经盖棺定论了。其“三大证据”都是盖棺定论的事情。

(二) 对于大爆炸如何发生，如果按“暴胀之后大爆炸发生”的定义，则大爆炸已接近盖棺定论。但是由于暴涨本身还没有盖棺定论，大爆炸受到连累，恐怕一时半会还盖不上。

(三) 对于大爆炸如何发生，如果按先大爆炸后暴胀的定义，则大爆炸远未盖棺定论，甚至连谱都没有。