Логика Теории Большого Взрыва очень проста. Вселенная расширяется, мы видим, что расстояние между Галактиками увеличивается с течением времени, а это означает, что в прошлом галактики находились ближе друг к другу. Соответственно, если мы мысленно перемотаем время назад, на много миллиардов лет, то мы можем дойти до того момента, когда расстояние между Галактиками было равно нулю.
Вселенная, состоящая из таких галактик должна быть намного меньше по объёму, чем наблюдаемая сегодня, и должна представлять собой гораздо более плотный и гораздо более горячий сгусток вещества. При этом нельзя забывать, что Вселенная бесконечна и бесконечной она была и в самом начале времени. Только намного - намного плотнее.
Достаточно сложно представлять себе, что бесконечность может быть более бесконечной или менее бесконечной. Но с точки зрения математики все неплохо работает. Например, множество натуральных чисел бесконечно, но включено в множество рациональных чисел, которое также является бесконечным.
Поэтому состояние сверхплотной и сверхгорячей Вселенной (состояние сингулярности) не отменяет бесконечности Вселенной. Доказательством того, что Вселенная действительно была очень горячей является космическое микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение).
Согласно теории горячей Вселенной на ранних этапах она находилась в состоянии теплового равновесия, в котором горячее вещество и излучение имели одинаковую температуру, которая в свою очередь понижалась в ходе расширения Вселенной. При температуре около 4000 К состоялась рекомбинация (ядра и электроны объединились в атомы), вещество стало нейтральным и излучение перестало с ним взаимодействовать.
С этого момента расширение вещества и излучения стало происходить независимо. Излучение, продолжая охлаждаться, сохраняет определенные свойства, присущие ему в ту и более ранние эпохи и доносит их до нас.
Почему учёные уверены, что фоновое излучение - это действительно излучение огненного шара Большого Взрыва. Почему это не может быть излучением далёкой галактики или чего-то другого. Причина очень простая - световой спектр. Он отражает зависимость степени яркости излучения от его частоты. Допустим Вы решили нагреть металлическую кочергу в пламени камина или костра. Металл нагревается и начинает светиться красным. Такое свечение называется тепловым излучением и его цвет зависит только от температуры. Но если посмотреть на тела в инфракрасном спектре, то инфракрасное тепловое излучение (то, которое невидимое) можно было бы наблюдать у большинства тел.
Для всех видов теплового излучения, в том числе для того, которое испускается раскаленной кочергой, телом человека или голубым пламенем газовой горелки сохраняется одна и та же взаимосвязь между интенсивностью света и частотой. Наиболее яркий свет соответствует пиковой длине волны, а по обе стороны быстро тускнеет. Если построить график зависимости, то получится кривая излучения абсолютно чёрного тела. И все тела, которые светятся в результате нагревания воспроизводят эту кривую.
И если построить такую кривую для реликтового излучения, то она полностью совпадет с кривой излучения абсолютно чёрного тела с температурой 2, 725 Кельвина, причем с минимальной погрешностью.
Единственным объяснением этого является то, что Вселенная сама была когда то очень горячей.