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“大爆炸”（Big Bang）是目前描述宇宙的起源与演化的最主流宇宙学模型。该模型学术地位的显赫可想而知，但它的名字却是如此的接地气，它甚至没有采用书面语，而是用了一个人人都能心领神会的象声词“Bang！”。鲜为人知的是，这个招摇在严肃的天文学研究顶端名字，却是来自一次无心插柳。
图片来源：Gerd Altmann
1995年，英国著名天文学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle) 在谈到“大爆炸”一词的流行时，无奈地说道：“词语就像鱼叉。一旦插入，就很再难拔出来。” 霍伊尔所感到的讽刺恐怕难为外人所道，因为他既是大爆炸一词的创造者，也是大爆炸理论的终生反对者。他为自己反对的这个理论创造了一个不甚庄重、甚至带有一点揶揄意味的名字。但难以预料的是，在批评反对者理论时投出的这柄“钢叉”，却在科学史长河中一击命中了天文学里的“巨鲸”，成为了大爆炸理论最鲜明有力而深入人心的名号。

第一个“大爆炸型”的宇宙起源理论可以追溯到1931年，由比利时神甫、物理学家乔治·勒梅特 (Georges Lemaître)提出。勒梅特认为，宇宙由一种“原始原子”膨胀爆炸发展而来。这个原始原子具有高放射性，并且密度如此之大，以至于它包含了整个宇宙的所有物质、空间和能量。原始原子在过去某一时间点发生放射性爆炸。而由放射性衰变引起的最初爆炸最终会形成恒星和星系。勒梅特将他的模型比喻为宇宙起源的“烟花理论”。
在众星云集的第五届索尔维物理学会议，勒梅特与爱因斯坦相遇，他把自己的文章给爱因斯坦看了，但彼时尚痴迷于宇宙静态论的爱因斯坦，对勒梅特提出的宇宙膨胀论不以为然。他对勒梅特说：“你的数学计算无懈可击，但是物理方面的观点真是糟透了。”
（左起）密立根、勒梅特与爱因斯坦
现代意义上的大爆炸宇宙模型，一直要到20世纪40年代末才开始兴起，当时俄裔美国核物理学家乔治·伽莫夫（George Gamow）与其同事拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼一起发表了一系列论文以倡导大爆炸假说。他们假设，早期宇宙致密而温度极高，形成了充满了辐射和核子（即中子和质子）的原始汤。在这种条件下，随着温度的冷却，这些粒子会逐渐聚集在一起形成原子核。这个过程就是所谓的“太初核合成”。
也有许多科学家难以接受大爆炸的理论模型。传统上，物理学家们倾向于认为宇宙是静态的。爱因斯坦根据广义相对论的计算，却发现宇宙是动态的，其解可能是扩张或缩小。为此，爱因斯坦专门引入了宇宙学常数，使宇宙保持静态。但1929年，哈勃-勒梅特定律提出后，爱因斯坦不得不抛弃了他痴迷的静态宇宙论与宇宙学常数。
静态宇宙论的破产后，霍伊尔和奥地利宇宙学家托马斯·戈尔德(Thomas Gold)、赫尔曼·邦迪(Hermann Bondi)又提出了稳恒态理论。在该模型中，宇宙没有起点，并且从总体上看始终保持一致。“早期宇宙”和“旧宇宙”的概念在稳态宇宙中毫无意义，因为稳态宇宙没有开始或结束。在较长一段时间内，稳恒态理论都是大爆炸理论的重要竞争对手。
乔治·伽莫夫
图片来源：Bettmann/Getty
得益于铁板钉钉的红移现象，争论的双方乃至当时大多数的物理学家都承认宇宙正在膨胀。但许多人心里还是不喜欢宇宙有一个起点。毕竟，如果大爆炸是一切的起因，那么大爆炸的起因又是什么呢？但膨胀的宇宙又确实暗示着宇宙存在一个确定起点的可能。于是，一场漫长的唇枪舌战拉开了帷幕。
霍伊尔本身是一个极具才华的创作者。他不仅著有大量科普著作，还写了十几部科幻小说及剧本。1949年3月28日，霍伊尔受邀在BBC发表了科普演讲，在演讲中他对比了两种宇宙模型的异同。而他在介绍大爆炸理论时，首次使用了“big bang”这样的表述。家喻户晓的宇宙学术语“大爆炸”首次亮相了。
尽管霍伊尔是大爆炸理论的坚定反对者。但他后来解释，他在使用“Big Bang”一词时并没有嘲笑、讽刺该理论的意思。当时支持宇宙爆炸的宇宙学家如勒梅特和伽莫夫，都没有被这个术语冒犯。霍伊尔表示，他需要在广播演讲中使用一个形象的表述来进行科学普及，“大爆炸”一词是他的一个无心创作。
在这次BBC演讲后很长一段时间里，大爆炸一词都没有流行起来，这或许跟大爆炸理论本身的学术地位还未十分显赫有关。但即是是领域内的物理学家和天文学家也忽视了大爆炸一词。勒梅特从未使用过“大爆炸”，而伽莫夫在他众多的宇宙学出版物中，也只使用过一次。即便霍伊尔本人，也很少再提及这个说法，直到1965年他才重提这一话题。
1965年之前，宇宙大爆炸一词似乎只被提及过几十次，大部分是在科普文献中。科学文献中使用该词的不过寥寥几次，而且没有一次是出现在天文学期刊上。比较引人注目的是1957年的一次，“大爆炸”一词出现在美国核物理学家威廉·福勒（William Fowler）发表在《科学月刊》上的一篇论文，该文章主要讨论恒星元素形成。福勒是霍伊尔的密切合作者，也是未来的诺贝尔奖得主。
1965年后，现代宇宙学史上的一个分水岭出现了。美国物理学家阿诺·彭齐亚斯 (Arno Penzias)和罗伯特·威尔逊 (Robert Wilson) 在报告中发现了宇宙微波背景辐射。一把将大爆炸理论推上了宇宙起源的宝座。1965年5月21日，《纽约时报》发表文章宣称了“大爆炸”的胜利。正如伽莫夫和勒梅特所提出的那样，宇宙确实存在一个襁褓期。一时之间，稳态宇宙大势已去，大爆炸理论成为宇宙起源的主流。
宇宙微波背景辐射各向异性图像
图片来源：NASA
然而，物理学家和天文学家此刻仍没有接受大爆炸一词。Web of Science 数据库中1965年至1969年间，标题中包含“大爆炸”一词的科学论文仅有11篇；到了1970年至1974年，则有30篇；1975年到1979年则有42篇。20世纪70年代出版的宇宙学教科书在命名上也并没有表现出统一。一些作者采用了“大爆炸”这个术语，一些作者只是顺便提及，而另一些作者则完全避免了它。避免大爆炸一词的作者们认为，大爆炸一词不具有科学的严肃性，甚至可能形成误导。

但尽管如此，大爆炸一词的精准形容已经像鱼叉一样不可阻挡地嵌入了该理论之中。它的流行是大势所趋。到了20世纪80年代，大爆炸一词已经在文艺作品和日常言语中深深扎根。该短语被许多语言翻译采用，如法语 ( théorie du Big Bang )、意大利语 ( teoria del Big Bang ) 和瑞典语 ( Big Bang teorin )。德语则构建了自己的版本，即Urknall，意思是“原始的爆炸”。虽然有人不断尝试用其他更合适的术语来取代霍伊尔的创造，但大都惨遭失败。
到了20世纪90年代，“生活大爆炸”已广泛渗透到商业、政治和文艺领域。“Big Bang”开始被用来表达任何形式的强有力开端或根本性变化。如今，我们在网上搜索“大爆炸理论”时，我们会找到一部非常流行的美国情景喜剧。但这背后却是一个科学术语的曲折成长之路。七十五年过去了，大爆炸这个词确实如霍伊尔所说，像一柄很难拔出的鱼叉一样，扎眼地挺立在科技史长河中。
美剧生活大爆炸剧照
图片来源：tvshowsondvd.com
原文链接：
https://www.nature.com/articles/d41586-024-00894-z
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