大爆炸理论是宇宙起源的主要理论。从本质上说，这一理论认为宇宙起源于一个初始点或奇点，它经过数十亿年的扩展形成了我们现在所知道的宇宙。

早期膨胀宇宙的发现

1922年，一位名叫亚历山大·弗里德曼（Alexander Friedman）的俄罗斯宇宙学家和数学家发现，爱因斯坦广义相对论场方程的解导致了宇宙的膨胀。作为一个静态永恒宇宙的信徒，爱因斯坦在他的方程式中加入了一个宇宙常数，“纠正”了这个“错误”，从而消除了膨胀。他后来称这是他一生中最大的错误。

事实上，已有观测证据支持宇宙膨胀。1912年，美国天文学家维斯托·斯莱弗（Vesto Slipher）观测到了一个当时被认为是“螺旋星云”的螺旋星系，因为天文学家还不知道银河系之外有星系，并记录了它的红移，即光源向光谱红端的移动。他观察到所有这些星云都在远离地球。这些结果在当时是相当有争议的，它们的全部影响没有得到考虑。

1924年，天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）能够测量到这些“星云”的距离，并发现它们相距如此之远，以至于它们实际上不是银河系的一部分。他发现银河系只是众多星系中的一个，而这些“星云”本身就是星系。

大爆炸的诞生

1927年，罗马天主教牧师兼物理学家乔治·勒迈特（Georges Lemaitre）独立计算了弗里德曼解，并再次提出宇宙一定在膨胀。这一理论得到了哈勃的支持。1929年，哈勃发现星系的距离与该星系光的红移量之间存在相关性。遥远的星系移动得更快，这正是勒迈特的解决方案所预测的。

1931年，勒迈特进一步进行了预测，在时间上向后推断，发现宇宙物质在过去有限的时间内会达到无限的密度和温度。这意味着宇宙一定是从一个非常小、致密的物质点开始的，称为“原始原子”

勒迈特是罗马天主教牧师这一事实引起了一些人的关注，因为他提出了一个理论，向宇宙呈现了一个确定的“创造”时刻。在20世纪二三十年代，像爱因斯坦这样的大多数物理学家倾向于相信宇宙一直存在。本质上，许多人认为大爆炸理论过于宗教化。

大爆炸与稳态

虽然有几个理论曾被提出过，但实际上只有弗雷德·霍伊尔的稳态理论为勒迈特的理论提供了真正的竞争。具有讽刺意味的是，正是霍伊尔在20世纪50年代的一次广播中创造了“大爆炸”一词，并打算将其作为勒迈特理论的一个嘲弄性术语。

稳态理论预测，新物质的产生使得宇宙的密度和温度随时间保持不变，即使宇宙在膨胀。霍伊尔还预测，密度更大的元素是由氢和氦通过恒星核合成过程形成的，这与稳态理论不同，已被证明是准确的。

弗里德曼的学生之一乔治·加莫是大爆炸理论的主要倡导者。他与同事拉尔夫·阿尔费尔（Ralph Alpher）和罗伯特·赫尔曼（Robert Herman）一起预测了宇宙微波背景（CMB）辐射，这种辐射应该作为大爆炸的残留物存在于整个宇宙中。当原子在复合时代开始形成时，它们允许微波辐射（光的一种形式）在宇宙中传播，加莫预测这种微波辐射在今天仍然可以观测到。

这场争论一直持续到1965年，当时阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·伍德罗·威尔逊（Robert Woodrow Wilson）在贝尔电话实验室工作时偶然发现了CMB。他们的用于射电天文学和卫星通信的Dicke辐射计测得的温度为3.5 K（与Alpher和Herman预测的5 K非常接近）。

在整个20世纪60年代末和70年代初，一些稳态物理学的支持者试图解释这一发现，但仍然否认大爆炸理论，但到了这十年末，很明显CMB辐射没有其他合理的解释。彭齐亚斯和威尔逊因为这一发现获得了1978年诺贝尔物理学奖。

宇宙膨胀

然而，对大爆炸理论仍有一些担忧。其中之一是同质性问题。科学家们问：为什么宇宙在能量方面看起来是一样的，而不管它朝哪个方向看？大爆炸理论并没有给早期宇宙达到热平衡的时间，所以整个宇宙的能量应该是不同的。

1980年，美国物理学家艾伦·古思（Alan Guth）正式提出了通货膨胀理论来解决这一问题和其他问题。该理论认为，在大爆炸后的早期，新生宇宙在“负压真空能量”（这可能在某种程度上与当前的暗能量理论有关）的驱动下发生了极其迅速的膨胀。或者，此后几年，其他人提出了概念相似但细节略有不同的通货膨胀理论。

美国宇航局于2001年开始的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）计划提供了有力的证据支持早期宇宙的膨胀期。这一证据在2006年公布的三年数据中尤其明显，尽管与理论仍有一些小的不一致。2006年诺贝尔物理学奖授予WMAP项目的两位关键工作者约翰·C·马瑟和乔治·斯穆特。

现存争议

虽然大爆炸理论被绝大多数物理学家所接受，但仍有一些与之相关的小问题。然而，最重要的是该理论甚至无法回答的问题：

• 大爆炸之前存在什么？
• 是什么引起了大爆炸？
• 我们的宇宙是唯一的吗？

这些问题的答案可能远远超出了物理学领域，但它们仍然很吸引人，多元宇宙假说等答案为科学家和非科学家提供了一个有趣的推测领域。

大爆炸的其他名称

当勒迈特最初提出他对早期宇宙的观察时，他把宇宙的早期状态称为原始原子。几年后，乔治·加莫（George Gamow）将其命名为ylem。它也被称为原始原子，甚至是宇宙蛋。