思想永远是宇宙的统治者。——柏拉图
从19世纪晚期一直到20世纪中叶，世界上最主要的科学家们分成了两个阵营，对宇宙模型展开了人类历史上最伟大的辩论，除了我们目前常说的大爆炸模型，还提出了其他在当时看来可行的理论。那么大爆炸是怎么在众多理论中杀出重围、脱颖而出的？而其他的理论是怎样夭折的？其实研究宇宙的起源是从夜空中一些迷糊的物体性质「螺旋状星云」开始的。
模糊星云原来是星星岛屿
当时大多数主要的天文学家认为天空中模糊的星云是夜空中的原恒星云，它们在银河系中正在坍缩，以形成新的恒星和恒星系统。另一方面，有一小部分人认为这些星云是宇宙中独立的星系，可能和银河系的大小差不多，但它们都是独一无二的。随后的发现支持了后一种观点，即这些模糊星云中有许多都在以非常快的速度运动，而且它们的速度比银河系中观察到的任何恒星、星云或星团都要快得多。
1923年一个决定性的夜晚，埃德温·哈勃对仙女座大螺旋星云（梅西耶31）进行了一次观测，这次观测打开了我们人类探索宇宙的视野。起初哈勃只是在寻找新星，新星是那些突然会变亮、变暗的白矮星，由于它们吸积了周围星际介质中的气体或者伴星的物质，然后在其表层点燃了核聚变，由于吸积的过程一般比较慢，所以从变暗到再次变量会有一段很长的周期。但哈勃发现了一颗亮度变化周期很短的恒星，即使是最快的新星也不可能在短期内积累足够的物质再次发生爆炸，哈勃意识到他发现的一定是一颗变星！
在哈勃之前，其实人们已经对变星进行了大量的研究，掌握了一些关键性的数据，例如根据变星的周光比，我们就可以知道这颗变星的实际亮度（内禀亮度）是多少，我们还可以测量它看起来有多亮（表观亮度），表观亮度和内禀亮度之间的关系就可以告诉我们一个物体实际上离我们有多远。因此我们发现这些螺旋状星云离我们的距离比银河系的范围要远得多，这就说明它们确实是宇宙中独立的星系。根据光谱学的多普勒效应，我们还能得出这些星系的距离与远离我们速度之间的关系，得出宇宙在我们星系之外的运行情况。
除了大爆炸以外，对宇宙模型的三种预测
根据以上的知识我们所了解到的是，一个物体离我们越远，它远离我们速度就越快。换句话说，似乎宇宙本身的结构正在膨胀。
一个膨胀的宇宙可以让我们想到：今天宇宙在膨胀，那么过去宇宙肯定更小，更热，密度更大。但这只是一种可能的解释，也就是我们今天所说的大爆炸模型。还有另外三种可能的解释，在当时也值得人们思考：
宇宙中遥远物体的明显衰退仅仅是一种幻觉，是由这样一个事实引起的：即光在经过遥远的距离时可能会发生衰减。在一个光线暗淡的宇宙中，当光在空间中传播时，每一量子的光都会一点点地失去能量。穿越的空间越大，失去的能量就越多。这是一种可能性：光的衰减。
宇宙可能真的在膨胀，但这并不意味着宇宙在过去更热、密度更大，也不意味着宇宙在未来会变得更冷、密度更小。相反，宇宙在膨胀的过程中可能会产生新的物质，以保持宇宙的密度不变，并导致一个稳定的宇宙。
最后，我们现在看到的宇宙膨胀可能只是一个发展阶段；在此之前，在一个振荡的宇宙中，宇宙可能一直在收缩。这样的振荡在等离子体中很常见，由于宇宙空间的大部分气体云需要被电离才能使来自远方的光通过并到达我们地球，如果我们回看足够远的地方，就能看到宇宙的膨胀是否在足够远的距离上转为收缩。这被称为等离子体宇宙学或等离子体宇宙。
三种可能性都有其独自的依据，每个理论都有自己的一套预测。但是有一个特别的预测既可以区分这三种选择，又可以区分大爆炸和所有的选择。
微波辐射对各种宇宙模型的分辨
想象一下，如果宇宙真的是从过去一个密度很大的状态膨胀而来的，会发生什么？这说明在过去，不仅物质和辐射会更密集，每单位体积内会有更多的粒子，而且辐射在过去的能量也会更高。因为辐射的能量不仅由光子的密度决定，还由光子的波长决定，如果宇宙的结构是随着时间的推移而拉伸，这意味着在过去光子的波长更短，能量更高。
所以过去的宇宙非常炽热。如果我们追溯到足够远的地方，一定有一段时间，宇宙温度非常高，辐射会电离中性原子，使其无法形成！
按理说这种辐射今天仍然存在。只是由于宇宙在膨胀，它的温度将不再是数千度，而是只比绝对零度高几度。上面提到的其他三种理论完全没有预测到这一点，所以这种残留辐射的存在（今天以微波波长出现的宇宙背景辐射）将是大爆炸的有力证据。
1964年，一项发现震惊了世界！
在新泽西州的霍姆德尔，罗伯特·威尔逊和阿诺·彭齐亚斯正在贝尔实验室工作，他们使用的是一种对长波电磁波非常敏感的新型喇叭状天线。起初他们只是想探测由海军发射的气球卫星反射回来的无线电波，但需要确保他们的探测装置不会受到低能量辐射的背景污染。背景污染来源包括无线电广播，还有雷达。天线本身也会发出辐射，所以为了减少辐射，他们用液氦冷却了天线，液氦比绝对零度高4k，应该可以抑制任何热噪声。
彭齐亚斯和威尔逊在收集了第一组数据后就发现了异常：即使考虑了雷达和无线电，即使把天线冷却到超低温度，他们仍能看到一种无法解释的强烈背景噪音。更令人费解的是以下两个事实：
背景噪音比预期高了大约是两个数量级，或100倍。
无论将天线对准哪片天空，背景噪音都会在全天空均匀的出现。
我们知道其他的背景噪音来源会根据天线指向的位置、头顶是否有云、空气温度和许多其他因素发生变化。但他们发现的噪音不受任何干扰。这就排除了噪音的三个最可能的来源：地球、太阳和银河系。
这一发现其实就是科学家们几十年来一直在寻找的宇宙微波背景。
但微波背景还不足以排除以上所有的选择。当然，等离子体宇宙已经站不住脚了，因为这样的宇宙不可能产生这种均匀的辐射背景。但其他两个选项也可能产生低温背景。
在光衰减的情况下，天空中可能会有来自不同方向的超远光源。这种光源可能来自恒星，只是随着时间的推移而失去了能量，形成了今天的低能量背景。因此一个光衰减的宇宙可能有一个低温，均匀的辐射背景。
但是这个预言和大爆炸的预言是有区别的！在大爆炸之下的早期宇宙中，微波辐射将是近乎完美的黑体，其缺陷不到千分之一。但在光衰减的情况下，恒星的光谱最初是类似的黑体辐射，但是当星光被吸收失去能量时，就会在黑体光谱上发生位移，在光谱细节上与真正的黑体辐射不同。
稳恒态模型也是如此。可以想象，在一个稳定的宇宙中，有很多遥远的光源和恒星，但恒星并没有一个单一、固体的表面，而是一个延伸数千公里厚的光球层，星光实际上是许多不同温度的黑体的总和。随着宇宙的膨胀和光线的红移，星光将不是一个真正完美的黑体，而是在0.3%的水平上与黑体辐射有很大的不同，或者说在1/1000的水平上，有很大的不同。在1992年，COBE卫星的第一次数据发布，以前所未有的分辨率和精度测量了整个微波天空，第一次获得了低温辐射的全光谱。
宇宙大爆炸模型以惊人的精确度得到了证实，而其他理论则被彻底否定。宇宙在30000分之一的精度上是均匀的，这是光衰减和稳恒态宇宙都解释不了的观测结果。因此大爆炸是关于宇宙起源的唯一有效的理论。
总结
目前我们的科学已经取得了更大的进步，WMAP和普朗克等卫星对发生在30000分之一水平上的温度波动进行了更加细致的观测，也获得了更多的信息。虽然大爆炸目前可以解释所观测到的现象，但这未必是宇宙的真实答案。也许在未来会出现更加完善精准的宇宙模型。
这就是为什么大爆炸的替代理论都消失了：因为我们的科学观测已经足够完美，无可争议地抛弃了它们。
