在曾經的發先裡，張曉辰覺得要想解決現狀最好的辦法就是知道很多本源性的問題，比如1964年，美國貝爾電話公司年輕的工程師——彭齊亞斯和威爾遜，在除錯他們那巨大的喇叭形天線時，出乎意料地接收到一種無線電干擾噪聲，各個方向上訊號的強度都一樣，而且歷時數月而無變化。
難道是儀器本身有毛病嗎？或者是棲息在天線上的鴿子引起的？他們把天線拆開重新組裝，依然接收到那種無法解釋的噪聲。這種噪聲的波長在微波波段，對應於有效溫度為3.5k的黑體輻射出的電磁波它的譜與達到某種熱平衡態的熔爐內的發光情況精確相符，這種輻射就是物理學家說熟知的“黑體輻射”）。他們分析後認為，這種噪聲肯定不是來自人造衛星，也不可能來自太陽、銀河系或某個河外星系射電源，因為在轉動天線時，噪聲強度始終不變。
後來，經過進一步測量和計算。得出輻射溫度是2.7k，一般稱之為3k宇宙微波背景輻射。這一發現，使許多從事大爆炸宇宙論研究的科學家們獲得了極大的鼓舞。因為彭齊亞斯和威爾遜等人的觀測竟與理論預言的溫度如此接近，正是對宇宙大爆炸論的一個非常有力的支援！這是繼1929年哈勃發現星系譜線紅移後的又一個重大的天文發現。
宇宙微波背景輻射的發現，為觀測宇宙開闢了一個新領域，也為各種宇宙模型提供了一個新的觀測約束，它因此被列為20世紀60年代天文學四大發現之一。彭齊亞斯和威爾遜於1978年獲得了諾貝爾物理學獎。瑞典科學院在頒獎決定中指出：這一發現，使我們能夠獲得很久以前宇宙創生時期所發生的宇宙過程的資訊。
最後還有一個證實熾熱高密度宇宙起源理論的證據。只要知道今天熱輻射的溫度，由熱大爆炸理論很容易計算出宇宙誕生後約1秒時各處的溫度約為100億度，這對現有的原子核的合成來說也是太高了。那時物質必定被撕裂成最基本的成分，形成一鍋夸克膠子湯，諸如質子、中子和電子。但是，隨著這鍋湯變冷，核反應就可能出現了。
採用大爆炸模型可以計算氦4、氦3、氘和鋰7等輕元素相對普通氫元素在宇宙中所佔含量的比例。所有這些輕元素的丰度都取決於一個引數，即早期宇宙中光子與重子的比例，而這個引數的計算與微波背景輻射漲落的具體細節無關。大爆炸理論所推測的輕元素比例這裡是元素的總質量之比而非數量之比）大約為：氦4氫=0.25，氘氫=103，氦3氫=104，鋰7氫=107。
實際測量到的各種輕元素丰度和從光子重子比例推算出的理論值加以比較，可以發現它們是粗略符合的。其中理論值和測量值符合最好的是氘元素，氦4的理論值和測量值接近但仍有差別，鋰7則是差了兩倍，對於後兩種元素的測算存在著較大的系統隨機誤差。
儘管如此，大爆炸核合成理論所預言的輕元素丰度與實際觀測可以認為是基本符合，這是對大爆炸理論的強有力支援。到目前為止，還沒有其它理論能夠很好地解釋並給出這些輕元素的相對丰度。同時，由大爆炸理論所預言的宇宙，其中可被“調控”的氦元素含量也不可能超出或低於現有丰度的20至30。事實上，很多觀測結果現今也只有大爆炸理論可以解釋，例如為什麼早期宇宙中氦的丰度要高於氘，而氘的含量又要高於氦3，而且比例又是常數等。
美國人索爾·珀爾馬特和亞當·里斯以及持有美國和澳大利亞雙重國籍的布賴恩·施密特獲得2011年度諾貝爾物理學獎。諾貝爾物理學獎評審委員會4日評價，這3名獲獎者“研究幾十顆處於爆炸狀態的恆星即‘超新星’，發現宇宙正在擴張過程中，擴張速率不斷加速”。在瑞典首都斯德哥爾摩瑞典科學院內，諾貝爾物理學獎當地時間11時45分北京時間17時45分）揭曉。
珀爾馬特、里斯和施密特的研究物件，是一些大質量恆星在演化後期伴隨星核與星殼分離出現的一種現象，即超級規模大爆炸。質量相當於太陽的8至25倍的恆星以超新星爆發方式結束“生命”，而恆星外側氣體包則高速拋離，所顯現的絕對光度可超過太陽光度100億倍。分析特定型別的超新星爆發，珀爾馬特、里斯和施密特所屬的研究小組發現，超過50顆超新星所顯現的光度比先前預期暗淡。對這一結果的解釋，是宇宙正在加速擴張。這個發現，被瑞典皇家科學院稱為“震動了宇宙學的基礎”。
諾貝爾物理學獎評審委員會認定，3名獲獎者所獲研究結果改變了人類對宇宙的認識。“將近一個世紀，一種公認看法是，宇宙正在擴張，是大約140億年前‘大爆炸’的結果。”評審委員會說。“不過，發現宇宙擴張正在加速，令人驚異。”評審委員會介紹說，“如果擴張繼續加速，宇宙將以冰凍狀態終結。”另外，3人的研究，確認了最初由科學家阿爾伯特·愛因斯坦提出的一種理論，即他稱之為“宇宙學常數”的理論。
1998年，珀爾馬特主持一個研究小組，施密特則主持成員包括里斯的另一個研究小組。兩個小組各自努力，相互“競爭”，而觀測結果可謂“不約而同”。評審委員會宣佈，獎金1000萬瑞典克朗約合146萬美元），珀爾馬特獲二分之一，施密特和里斯獲另外二分之一。
對於大爆炸後最初的幾分鐘，相關的觀測嚴重缺乏，最早期宇宙物質——能量的實際形式很大程度上仍只是猜測。大一統理論預測了特定型別的粒子如難以捉摸的磁單極子），而超弦、超對稱、超引力以及其他多維理論都預測了各自原初粒子及作用力。
物質對反物質的絕對優勢也是一個需要透徹說明的經驗性事實。
其他主要問題都與暗物質和暗能量的產生和本質有關，通常認為量子真空是二者的主要提供方。
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