大多数主要的科学理论往往与大科学家的名字紧密相连，如果某人说到“引力”，我们的脑海里马上就会联想起艾萨克·牛顿；说到“进化论”就会想起查理·达尔文；说到“相对论”就会想起阿尔伯特·爱因斯坦。但是说到“大爆炸”，似乎没有什么名字跟它对应。过去几十年间，大爆炸模型作为解释宇宙起源的标准理论已经被宇宙学家广泛接受，并出现在许多科技杂志上且被写进教科书中。尽管如此，这个理论并没有伟大的科学家与之相关，有时，一些反对者还时常对它讥讽有加。实际上，这个恰当的术语“大爆炸”还是出自反对者之口，他就是英国天文学家佛瑞德·霍伊尔，他本来是把这个他认为很愚蠢的理论嘲讽为“大爆炸”理论，没想到这个名词居然深入人心。1993年，如何给这一理论取一个恰当的名字引起了一场国际性的大讨论，科学作家蒂莫西·费里斯、天文学家卡尔·萨根和电视记者休·唐斯是这场讨论的评委。这在费里斯1997年出版的《全部家当》一书中有记载，当时来自41个国家的13099个名词中没有一个适合。
大爆炸理论的鼻祖是乔吉斯·勒梅特，他是一个比利时天主教堂的主教，很喜欢物理学，并于1927年他33岁的时候获得麻省理工学院哲学博士学位。同年，他根据爱因斯坦的相对论提出，宇宙在任何方向和任何地方都是均匀膨胀的。勒梅特还进一步指出，宇宙是由一个包含所有物质的原始的原子爆炸而形成的。埃德温·哈勃随后的发现支持了这一宇宙模式。哈勃发现遥远的星系都在各个方向上远离我们；并彼此分离，分离的速度和星系与银河系的距离成正比。哈勃事先并不知道勒梅特的理论，但是他在1929年发现的宇宙膨胀的事实，促使许多科学家思考那个能产生足够的能量引发宇宙膨胀的初始爆炸。
宇宙大爆炸之前其实不会有大爆炸“之前”，因为那时时间并不存在。时间和空间总是紧密地联系阿尔伯特·爱因斯坦所称的“时空连续体”内的。一旦产生了时间，空间就开始膨胀。同样地，一旦产生了空间，时间就开始走动。显然，在过去，所有的物质一定都聚集在一起。如果把今天看到的星系的运动倒退回去就会把我们带到130亿年前的一瞬间，那时星系们都集中在一点上。这就是膨胀的起源，称作宇宙大爆炸；
膨胀
大多数天文学家认为宇宙大炸是一次相当小的爆炸。早期宇宙的环境把能量直接转化为等量的物质和反物质，大约是1000克的原料。片刻后更大的事情发生了：宇宙膨胀。宇宙胀了起来，在几分之一秒内的时间里宇宙增大了1050倍。膨胀释放出大量的能量。
宇宙大爆炸
宇宙大爆炸是万物之源，是时间、空间、和宇宙中一切物质的起始点。130亿年前，巨大的宇宙中有一个火球。这个火球极为密集，在能量释放的同时，形成了物质和反物质，于是巨大的宇宙时钟开始走动。在形成的一瞬间，宇宙的温度和密度几乎无限大。然后宇宙开始膨胀、冷却，直到今天它仍然在膨胀、冷却。
20世纪40年代，物理学家开始对初始爆炸感兴趣。在理论上，爆炸发生后产生的等离子体的温度应该比现存的任何恒星内部温度都高，随着时间的推移，它应该慢慢冷却，到现在应该尚有余温。这一现在被称为微波背景辐射的理论意味着离我们越远的地方（在时间上离宇宙爆炸的时间越早），宇宙背景温度越高。当时，这个理论根本不被天文学家和物理学家所重视，因为他们压根儿就没把大爆炸理论当回事，并且无论如何也没有办法测量或证实微波背景辐射的存在。
1965年，贝尔实验室的阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊宣布他们探测到微波背景辐射连续的“嘶嘶”声，他们是在为第一个通信卫星开发接收机的时候偶然发现的。这一发现改变了许多宇宙学家的看法。大爆炸理论在1965年前只是一个未经验证的理论，但现在有证据表明最初的爆炸遗留下来的残余辐射确实存在。许多重要的科学家都开始研究大爆炸理论，同时，也需要更多的证据以支持这一理论。20世纪40年代和50年代，许多科学家对可能存在的微波背景辐射的性质作过预测，经计算认为微波背景辐射的温度约为3开（相当于－270.15摄氏度），是各向同性的——就像蒂莫西·费里斯指出的那样：“任何观测者在宇宙的任何地方，测量到的宇宙微波背景辐射的温度都是一样的。”同样，量子物理学家要求微波背景辐射是一个黑体谱，在由它的温度确定的波长处辐射出最大的热量——这个波谱应该满足特定的量子方程。
这样，微波背景辐射就变得尤为重要，为此，美国国家航空航天局发射了一颗微波卫星用于测量这种“宇宙背景”。由于没有地球大气干扰而引起的失真，微波背景辐射探测器（COBE）希望能探测到宇宙大爆炸后50万年的微波背景辐射，此时宇宙冷却到足以使物质开始形成，并辐射出光。发射于1989年的COBE带着宇宙学家的期望，证实了宇宙背景辐射确实是各向同性的，温度接近3开（2.276开）。另外，这种辐射以令人惊讶的精度与所期望的黑体谱相吻合。
1992年，一张根据COBE搜集的数据绘制的全天空图同时也证实了另一个预测：从大爆炸后冷却的气体形成的物质最终会聚集成团，形成包含恒星的星系，这也符合早期宇宙的微观量子波动必然扰乱物质均匀分布这一理论。用简单的话说，宇宙犹如一锅稍微有点团块的勾芡肉汤——这是因为面粉没有完全搅匀造成的，尽管团块很少，但是它们显得很突出。
1939年，美国物理学家汉斯·贝特指出，重元素（依据它们的原子量划分）能在恒星中合成。这些元素是组成恒星和我们人体的成分，但只占整个宇宙质量的2％，其余是由75％的氢和23％的氦以及少量锂元素组成的。这些轻元素是在大爆炸时形成的。为了解释氢的丰度和氢与氦在恒星中占的比率，物理学家做了计算。太阳中每时每刻都在发生由氢转化为氦的核反应，在此过程中，每秒钟释放出400万吨能量（注：根据爱因斯坦质能方程，能量和质量之间有一种换算关系，在此用质量单位“吨”来表示能量）。在宇宙大爆炸中，氢氦平衡还没有建立，这个过程将释放非常多的能量。“熔化”在恒星“熔炉”中的重元素最终将被抛入宇宙空间，可以相信，这将给宇宙播上固体物质原料的“种子”。最年老的恒星将保持很少的轻元素，因为它们向宇宙空间中抛射物质的时间最长——利用新技术已经测量到了这种结果。我们把元素在宇宙中的分布称为“宇宙元素丰度”，这是符合宇宙大爆炸理论的。
到此，似乎可以放心地得出结论：宇宙大爆炸理论是正确的。当一个新的科学理论提出时，我们可以做出一些预测，这些预测应该能被观测和实验所验证。科学家乐于做接下来的验证工作，当进行了大量的验证后，这个理论可以被认为是经过证实的。但大多数宇宙学家在接受大爆炸理论的同时，也认识到这个理论存在一些问题，这些问题有的是很严重的，以至于危及到大爆炸理论本身。
宇宙膨胀太空深处似乎正在发生一些奇特的变化。遥远的星系团正从各个方向退离地球越来越远，而且位置越远的星系，退离的速度越快。我们的银河系似乎很不受欢迎！事实上，每个星系团都在远离别的星系团，就像烤蛋糕时，里面的葡萄干都会分开一样。宇宙膨胀理论对天文学家很有用：一旦他们测定了附近星系的膨胀比率，就可以利用星系的速度得到它的距离。
太空膨胀宇宙在膨胀，但并不是在某个天体内部膨胀。事实上，是太空本身携带着星系团在膨胀。假想太空是一个橡皮条组织，上面附着星系团。当整个组织膨胀时，星系团也就分开了。太空的每个区域都以相同的比率膨胀，因此两个星系团离得越远，它们之间太空膨胀的速度就越快。
