Ecuațiile Relativității Generale ne permit să deducem evoluția Universului. Aceste Universuri sunt în expansiune. Acest lucru i se părea de neconceput lui Einstein, din motive evident filosofice. Apoi, el a introdus o variabilă suplimentară în ecuație, numită constantă cosmologică, care are drept scop să echilibreze gravitația în raport cu materia existentă în acest Univers. Câțiva ani mai târziu, Hubble, prin observarea galaxiilor distante, a realizat că acestea se îndepărtează de noi, și că viteza lor crește direct proporțional cu distanța. Lehea lui hubble, care unește viteza recesională cu distanța este exprimată printr-o relație liniară:  Vc = H * D, unde Vc reprezintă viteza și D distanța. H este numită constanta Hubble. Hubble a înțeles că Universul se extinde, care să fie oare altă explicație pentru aceste galaxii care se îndepărtează de noi, cu cât mai distante ci atât mai rapid?

Expansiunea Universului

Trebuie să înțelegi că această expansiune este o proprietate a conceptului spațiu-timp. Galaxiile nu se află într-un mediu solid, ele sunt lipsite de mișcare într-o rețea aflată în expansiune. De fapt, măsurăm ceea ce numim redshif în al lor spectrum, Dar lungimile de undă ale radiațiilor cresc odată cu expansiunea, ca orice lungime. Această escapadă aparentă a galaxiilor nu este altceva decât traducerea unui efect Doppler creat de expansiunea Universului. Putem da un exemplu destul de simplu aici. Priviți imaginea de mai jos. Este o prăjitură cu stafide. Pe măsură ce se coace, se umflă iar stafidele se îndepărtează una de cealaltă. Cu cât sunt mai îndepărtate una față de cealaltă, cu atât stafidele se mișcă mai rapid.

Fiecare stafidă poate să vadă stafidele din jur cum se îndepărtează, însă dimensiunea lor nu se schimbă. Această expansiune nu are un centru. fiecare stafidă poate să le vadă pe celelalte cum se mișcă indiferent de poziția inițială. La fel este și cu galaxiile din Univers. Să nu uităm faptul că dacă distanța dintre galaxii crește în timp, acest lucru nu se întâmplă și în interiorul galaxiilor. Forțele gravitaționale se instalează și anulează aceste forțe de expansiune, permit galaxiei să rămână legată.

Trecutul Universului

Este clar faptul că din moment ce Universul se extinde, în trecut era mult mai micuț față de cât este astăzi. Totuși, atunci când a fost mai mic, a fost și mai dens și mai cald. Putem calcula faptul că temperatura Universului este împărțită la 2 de fiecare dată când distanța se dublează. Să extrapolăm mergând în trecut: a existat un timp în care Universul era la fel de mic pe cât ne putem noi imagina, și avea o temperatură foarte ridicată. „Nașterea” Universului a apărut din această „bilă” de energie care a început să se extindă. Așadar, vedem că Universul a avut un început și că se extinde, așadar ideea unui Univers static, care există neschimbat dintotdeauna nu mai poate sta în picioare.

Belgianlul Lemaitre  a fost primul în anul 1925 care a propus această teorie, numită „Atomul Primitiv”.  Ca să-l ia în derâdere, astrofizicianul Fred Hoyle care susținea altă teorie, în 1950, a numit această variantă a lui Lemaitre  „Big Bang”, iar numele este folosit și în ziua de astăzi. Încă o dată, acest Boig Bang nu trebuie văzut ca o explozie de materie într-un univers gol, universul propriu-zis se extinde. Spațiul și timpul au luat naștere în momentul Big Bang, pentru că nimic nu poate exista înafara Universului sau înainte de crearea lui.

Radiația Universului

În aceeași manieră în care metalul încins menține căldură o perioadă de timp și o emană, la fel și Universul dacă a fost foarte fierbinte în trecut, trebuie să continue să radieze precum un obiect negru (obiect care este în echilibru termic cu propria radiație). Dar această radiație trebuie să se afle în câmpul microundelor și să corespundă unor temperaturi foarte scăzute. În 1948, George Gamow o estima la 6 K, iar în 1965, Penzias și Wilson au observat într-adevăr o radiație echivalentă cu temperatura de 3K.  De atunci, sateliții COBE și WAMP permit măsurători mai precise, iar temperatura microundelor cosmice de fundal este 2.736K. Putem spune așadar că aceasta este actuala temperatură a Universului (-270.414 grade Celsius).

Această radiație, al cărei spectrum se apropie de un black body perfect, este prima dovadă a certitudinii Big Bang-ului. Foarte recent, temperatura unui nor de gaze situat în fața unui quasar vechi de 12 miliarde de ani a fost măsurat de VLT. Norul este încălzit de radiațiile cosmice iar temperatura măsurată este de 14K. Aceasta este temperatura pe care o avea Universul acum 12 miliarde de ani.