我们的宇宙并非始终如一，也不遵循所谓的“完美宇宙学原理”。观测证据明确表明，宇宙是不断演化的。当我们望向遥远的太空，实际上是在回望过去，我们看到的是一个更年轻、更炽热、更致密的宇宙。这些发现，包括遥远星系的特性、变化的宇宙膨胀率以及宇宙微波背景辐射的存在，都有力地支持了大爆炸理论，并彻底否定了宇宙在任何时间、任何地点都看起来相同的静态模型。
两种宇宙观的对立
20世纪初，哈勃的观测证实了银河系之外还存在其他星系，并揭示了宇宙正在膨胀。这一发现引出了两种截然不同的宇宙模型：
- 大爆炸理论： 认为宇宙是动态演化的。它起源于一个极度炽热和致密的状态，随着时间推移不断膨胀和冷却，物质密度逐渐降低，并形成了我们今天看到的复杂结构。
- 稳恒态理论： 认为宇宙虽然在膨胀，但其整体面貌是亘古不变的。这个理论基于“完美宇宙学原理”，即宇宙在所有地点和所有时间看起来都完全相同。为了维持密度不变，该模型假设有新物质在持续不断地被创造出来。
如果宇宙始终如一，会是什么样？
如果“完美宇宙学原理”是正确的，那么我们的宇宙应该具备以下特征：
- 物质持续创生： 为了在膨胀的同时保持密度恒定，需要有微量的新物质不断自发产生。
- 星系无年龄差异： 在宇宙的任何角落，都应该能找到各种年龄的星系和恒星，无论是年轻的还是年老的。
- 膨胀率和密度恒定： 宇宙的膨胀速度和物质密度不应随时间变化。所谓的“哈勃常数”应该是一个真正的常数。
- 背景辐射源于星光： 宇宙中唯一的背景辐射应来自恒星光的反射和普通物质的辐射。
观测证据反驳了“完美宇宙”
从20世纪五六十年代开始，越来越多的观测证据表明，我们的宇宙并非静态不变，而是随着时间演化的。
宇宙确实随着时间而改变，这为大爆炸理论提供了有力支持。
遥远的星系更年轻： 当我们观测遥远的星系时（也就是看过去的它们），发现它们普遍比近处的星系更小、更蓝、气体含量更丰富、形态更不成熟。这表明星系是随着时间成长和演化的。
物质密度随时间变化： 观测显示，在更遥远的过去，单位空间内的星系数量更多，物质密度更高。这与大爆炸模型中宇宙因膨胀而密度降低的预测相符。
膨胀率并非恒定： 测量表明，宇宙的膨胀速率是随时间变化的。“哈勃常数”实际上是一个演变中的参数。数据显示，宇宙在过去膨胀得更快，而现在则在暗能量的主导下加速膨胀。
存在宇宙微波背景（CMB）： 我们探测到了一个遍布整个宇宙的微波背景辐射。它的光谱特征是一个近乎完美的黑体辐射，这正是大爆炸后宇宙冷却所留下的“余温”，而无法用反射的星光来解释。更重要的是，观测证明，这个背景辐射的温度在过去更高，这与大爆炸理论的预测完全一致。
这些强有力的证据共同描绘了一幅宇宙演化的图景，证实了我们的宇宙是从一个更热、更密集的过去发展至今的，从而否定了“完美宇宙学原理”。