大爆炸理论来自于爱因斯坦的广义相对论，以及哈勃对星系的距离和红移关系的测量，广义相对论说，物质和能量会影响空间的外形，而空间的外形又告诉了物质要如何活动；
那么在一个布满物质和能量的，平均的宇宙傍边，空间不是在缩短就是在膨胀。这是广义相对论作出来的预言。
而哈勃恰是经由过程不雅测，实证了这一点，它发现离我们越远的星系，远离我们的速度越快，这就意味着我们的空间在膨胀。
然后颠末反推，我们就能知道在遥远的曩昔，宇宙的体积更小，密度更大，温度更高，是以就有了大爆炸理论，这是一个很天然的推论。
所以人们按照大爆炸理论就做出了一系列的预言，好比说，我们往远处看，就是在回首宇宙的汗青，我们应该可以或许看到早期宇宙中的星系和星系团没有颠末充实演化的样子，他们的数目不仅少，并且规模也小，甚至我们还能找到一些刚形当作的婴儿星系。
若是我们再往远处看，我们应该可以或许看到宇宙的第一批恒星，以及原始的中性气体云，经由过程测量气体云的当作分，我们就能知道宇宙降生之初都有哪些元素了。
再往远处看，我们应该能看到宇宙降生后的第一批光子，它呈现在中性原子刚形当作的时辰，是大爆炸火球的余温，经由过程对这些光子的测量，我们就可以或许知道早期宇宙中的物质分布，以及宇宙的当作分。
以上的这些预言都获得了不雅测的证实，所以大爆炸理论就以前所未有的精确性为我们描述一个动态、演化的宇宙模子。
可是，这个宇宙模子也给人们带来了不少的困扰，好比说，最初的那个奇点的问题，空间、时候、物质和能量都堆积到了一个点上，我们此刻所知的理论也只能展望到这个点，不克不及对它的状况做出任何描述；
我们不知道这个点它是如何爆炸的，为什么会爆炸？它是如何降生出时候、空间、以及物质和能量的？不知道，所以人们对这个点并不对劲。
除了这个点以外，还有别的三个难题，别离为视界难题、平展难题、单极难题，好，下面我就别离诠释一下这三个问题。
先说视界难题，视界您可以理解为可以或许看到最远的处所，在宇宙的大标准上呈现视界是因为我们宇宙的春秋有限，并且光速有限，有些处所离我们很远，光还来不接达到我们这里，所以我们就看不见他们了。
所以在我们的宇宙中有一个可不雅测半径为460亿光年，在这个球体内是我们今天可以或许看到的全数，那有些同窗就要问了。
我们的宇宙不是才138亿岁吗？光的速度不是恒定的吗？为什么我们可以看到460亿光年，而不是138亿光年吗？
原因很简单，我们的宇宙在膨胀，很显然膨胀的速度跨越了光速，有些星系曾经在离我们很近的处所，好比说只有几十亿光年，它就降生发出了光，这些光一向在接近我们，可是这些星系却一向在远离我们，等我们此刻看到它的时辰，它已经跑到了距离我们460亿光年的处所了，所以我们说可不雅测是460亿光年。
当然我们此刻可以或许接管到距离我们最远的光就是微波布景辐射了，它是宇宙中最古老的光子，是在38万年的时辰发出的，当然也就当作为了我们可不雅测宇宙的鸿沟。
在1989年的时辰，COBE卫星就对微波布景辐射进行了详尽的测量，它就发现微波布景在各个偏向上的温度差别只有0.003%，十分的细小，可以认为在全天空的各个偏向上温度都是一样的。
这就带来了所谓的视界难题，您想一下，可不雅测宇宙的东边，和西边相距920亿光年，它们之间不成能发生任何的信息传递，此刻不成能、将来也不成能。
38万年的时辰更不成能，因为那个时辰宇宙膨胀的速度更快，远远跨越了光速，那么没有信息的传递，就意味着没有热量互换，那您说一个彼此隔断两个处所温度是如何酿成一样的？
所以人们就认为大爆炸可能不是宇宙的发源，在此之前还存在一个阶段，它的存在可以让宇宙先达到必然的热均衡，所以履历膨胀今后，这些自己温度就一样的处所，才被拉伸到了遥远的距离。
下面说下平展难题。广义相对论说，物质可以影响空间的曲率，好比我们的地球就可以让它四周的空间发生弯曲，这是小标准上的，我们知道在宇宙中有大量的球，所以我们认为小标准的空间并不服坦，坑坑洼洼的。
除了考虑小标准上的外形，物理学家还考虑了大标准上的，也就是把整个宇宙空间，以及此中的物质密度看作一个整体，来思虑我们宇宙空间的曲率是如何的。
宇宙空间的曲率由曲率因子K决议，K可以取值为（-1、0和1），别离对应了负曲率的马鞍面、0曲率的平面、正曲率的球面，这三种几何外形。
K到底是等于-1、0仍是1，又跟宇宙中的物质密度和临界密度的比值Ω有关，我这里诠释一下什么是临界密度，按照大爆炸模子，科学家设想了这样一种环境，宇宙最起头有一个初始膨胀率，但宇宙中的物质会发生引力互相吸引，那么两种力就起头匹敌了。
在引力的感化下，宇宙的膨胀率会一向变小，若是引力让宇宙的初始膨胀率无限地迫近于0，但不克不及达到0，我们就说宇宙的物质密度和初始膨胀率处在了一种完美的均衡状况。
那么在这种环境下，宇宙的物质密度就是临界密度，这样的宇宙它的体积会达到一个最大值，然后不再变大，也不再缩小，可以一向存在。
但这种均衡状况很是懦弱，不不变，若是宇宙中少一个质子，宇宙就会膨胀，多一个质子宇宙就会坍缩，这就是临界宇宙。
当宇宙的物质密度等于临界密度的时辰，Ω等于1，这样的宇宙空间曲率就是平展的二维面。当物质密度大于临界密度的时辰，Ω大于1，这对应了正曲率的球面，当物质密度小于临界密度的时辰，Ω小于1，这对应了负曲率的马鞍面。
我们理所当然地会认为，我们宇宙的曲率不是正，就是负，不成能平展，否则这也太巧合了吧。
可是按照微波布景辐射角功率谱的测量成果显示，我们的可不雅测宇宙平的不成思议，没有可不雅测的曲率，Ω很是接近于1，只有1.005正负0.007，只有千分之几的差别。
并且按照展望，Ω和1的差别会跟着时候的成长不断地被放大，也就是说，在38万年的时辰，宇宙更平。所以我们就需要诠释，为什么宇宙空间没有曲率？这就是所谓的平展难题。
最后一个是单极难题，这个说的是，为什么我们找不到磁单极子？这个问题有点太难为大爆炸理论了，这应该高能粒子物理需要诠释的问题，但人们认为大爆炸理论作为描述宇宙发源的理论，应该要对磁单极的问题，有一些说法。
我们知道电学和磁学是对称、同一的，在电学傍边，若是我们让负电荷聚在绝缘棒的一端，那么别的一段就会堆积正电荷，正负电荷的堆积就会在绝缘棒的四周形当作虚拟的力线，这就是电场，也叫电偶极子效应。
在磁学中也一样，一个磁铁它也有南极和海说神聊极，在它的四周也有近似于电场的力线，这叫磁场，也叫磁偶极效应。
可是电偶极子可以分隔零丁存在，就是我们所说的负电荷和正电荷，可是我们从来没有发现过磁单极子，也就是南磁荷和海说神聊磁荷，它们只能以偶极子的形式当作对的呈现。
您看，当您一块磁铁掰当作两半的时辰，您期望会获得一个零丁的南极和一个零丁的海说神聊极，可是您却获得了四个磁极，当您把它们再掰当作四半的时辰，就当作了8个磁极。这就是磁单极子不克不及存在的证据。这意味着在低能状况下，电学和磁学的对称性也自觉破缺了。
可是，我们认为在高能状况下，宇宙会恢复对称性，尤其是电磁力、弱力、强力同一在一路的时辰，宇宙应该缔造了大量的磁单极子，南磁单极子和海说神聊磁单极子互为反粒子，它俩相撞会湮灭失落，可是只要那时的量够大，就算湮灭今后，也可以或许保留一些磁单极子，并且可以或许在今天被我们找到。可是我们发现不了磁单极子，所以人们就怪宇宙学了，这就是所谓的磁单极子难题。
好了，今天的内容就到这里，下节课我们就诠释这些问题。同时也说下，大爆炸之前发生了什么？
