3. 대 폭 발
대폭발은 우주의 처음을 설명하는 "우주론"의 모형으로, 매우 높은 에너지를 가진 아주 작은 물질과 공간이 약 137억 년 전에 거대한 폭발을 통해 우주가 되었다고 보는 이론이다. 이 이론에 의하면 폭발에 앞서 오늘날 우주에 존재하는 모든 물질과 에너지는 아주 작은 점에 갇혀 있었다. 과학자들이 T=0이라고 부르는 폭발 순간에 그 작은 점으로부터 물질과 에너지가 폭발하여 서로에게서 멀어지기 시작했다. 이 물질과 에너지가 은하계와 은하계 내부의 천체들을 형성하게 되었다. 이 이론은 우주가 팽창하고 있다는 에드윈 허블의 관측을 근거로 하고 있다. 또한 그는 은하의 이동 속도가 지구와의 거리에 비례한다는 사실도 알아냈다. 이것은 은하가 지구에서 멀리 떨어져 있을수록 빠르게 멀어지고 있음을 의미한다.
프랑스의 신학자이자 천문학자인 조르주 르메트르는 1922년 우주의 기원에 대해서, "대폭발 이론"이라 불리게 되는 추측을 하였는데, 그는 이것을 "원시 원자에 대한 가설"이라 불렀다. 이 모형의 틀은 아인슈타인의 일반 상대성 이론과 공간의 균질성과 등방성과 같은 단순화 가정을 기반으로 한다. 대폭발 이론의 주요 방정식인 프리드만 방정식은 알렉산드르 프리드만의 의해 공식화 되었다. 미국의 천문학자 에드윈 허블은 1929년에 멀리 떨어진 은하들의 거리가 그것들의 적색 편이와 비례한다는 것을 발견했다. 1964년, 우주의 극초단파를 연구하던 천문학자 로버트 우드로 윌슨과 아노 앨런펜지어스가 우주에서 소음이 난다는 사실을 발견했는데, 이 소음은 어떤 한 영역에서 나오는 것이 아니라, 우주의 전역에서 발생한다는 것을 알아냈다. 이것이 우주 마이크로파 배경으로 대폭발에서 발생한 전자기파가 공간의 팽창과 함께 늘어나 파장이 길어진 것이다. 만일 현재 은하 클러스터들 간의 거리가 점차 멀어지고 있다면, 과거에는 모두가 서로 가까이 모여있었을 것이다. 이러한 발상은 결국 극도로 밀집되고, 뜨거웠던 시점이 과거에 존재했을 것이라는 추측을 했고, 이 이론과 비슷한 상황을 재현하고 확인하기 위해 커다란 입자 가속기가 만들어졌지만, 입자 가속기는 고에너지 영역을 조사하는데 기능적인 한계를 나타냈다. 대폭발 이론이 최초의 팽창 우주의 일반적인 변화에 대해 설명할 수는 있어도, 팽창 직후와 연관된 아무런 증거가 없이는 이런 기본적인 상황에 대해 어떠한 입증도 할 수없다. 우주를 통틀어 보이는 빛에 대한 관측 결과는 , 대폭발 핵 합성에 충분히 논리적인 설명으로 예측, 즉 우주 처음 몇 분간의 급속한 팽창과 냉각 속에서 발생한 핵반응으로부터 형성된 빛에 대한 계산과 거의 맞아떨어졌다.
영국의 물리학자 프레드 호일은 "대폭발(Big Bang)이라는 단어를 1949년 라디오 방송에서 처음 언급했다. 그가 주장했던 정상 우주론을 본인이 중요히 여기지 않는다는 이야기가 퍼지자, 이를 강하게 부정하고 단지 두 우주론의 가장 큰 차이점을 설명하기 위해 사용한 단어라고 일축했다. 호일은 그 후, 가벼운 원소로부터 무거운 원소가 형성되는 항성 핵 합성 과정을 이해하기 위해 연구에 매진했다. 1964년 우주 배경 복사를 발견했고, 그것의 스펙트럼(각각의 파장으로부터 계산된 복사량)으로 흑체 곡선을 그린다는 것이 확인되자, 대부분의 과학자들은 "대폭발 이론"을 수용하게 되었다.
