Теорией Большого взрыва называют космологическую концепцию, которая представляет собой описание раннего развития Вселенной, а именно начало её расширения, до которого Вселенная находилась в сингулярном состоянии.
Современные исследователи совместно рассматривают теорию Большого взрыва с теорией Горячей Вселенной, однако данные концепции являются независимыми. Помимо этого, ранее существовала теория холодной начальной Вселенной около Большого взрыва.
Согласно современным представлениям, вселенная начала своё существование примерно 15 млрд лет назад из первичного сингулярного состояния. С этого времени происходит её постоянное охлаждение и расширение. Американский физик Георгий Гамов предполагал, что при рождении Вселенной её температура составляла 1032 К (Планковская температура) и плотностью около 1093 г/см³ (Планковская плотность). Изначально она была однородной изотропной средой с невероятно высокой плотностью энергии, давлением и температурой.
Над теорией Большого взрыва Гамов осуществлял исследования более 10 лет. Данная теория была опубликована им в 1948 году. Согласно постулатам теории Большого взрыва, Вселенная постоянно расширяется. В ходе данного охлаждения и расширения во вселенной происходят фазовые переходы, которые осуществляются по аналогии с конденсацией жидкости из газообразного состояния, однако при этом речь идёт об элементарных частицах.
В исходном состоянии Вселенная пребывала в так называемом физическом вакууме. Физический вакуум характеризовался неустойчивым, возбужденном состоянием, поскольку обладал очень высокой энергией. Эта энергия создала громадное давление . В момент времени 10 в –43 степени с, вследствие невероятно высокого давления начался процесс инфляции вакуума, т.е. вакуум стал терять свою энергию. От момента 10 в ─43 с до 10 в─35 с материя вакуума расширялась экспоненциально и его размер увеличивался в 1050 раза. В промежуток времени от 10 в ─35с до 10 в ─32с был осуществлён фазовый переход, т. е. собственно «Большой взрыв», в результате которого вакуумное состояние в силу действия туннельного эффекта преобразовалось в горячую плотную Вселенную с температурой 1032 К, с материей в виде электромагнитных волн (радиоволны, инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма лучей).
Таким образом, сущность теории Большого взрыва заключается в том, что Вселенная появилась в виде громадного огненного шара, получившего название «илем». В составе илема был нейтральный газ из элементарных частиц и электромагнитных волн.
Из-за интенсивного расширения произошло охлаждение Вселенной. При этом из радиации возникли частицы. В первые секунды после взрыва появились андроны (мезоны и барионы). Затем симметрия спонтанно нарушилась и количество античастиц стало превышать количество частиц. В промежутке времени от 1000 с до 10000 с происходило появление лёгких атомов водорода и гелия. На формирование ядра гелия были использованы почти все нейтроны. При этом было установлено следующее соотношение:
Исследователи разделили формирование Вселенной на четыре основные «Эры» в зависимости от преобладающей формы существования материи.
Представления о Большом взрыве продолжают развиваться и в настоящее время. Так, благодаря спутнику WMAP, который способен максимально точно определить величину реликтового излучения, с высокой достоверностью был установлен возраст Вселенной. Спутник Планк, который был запущен в 2009 году, способен измерять анизотропию реликтового излучения с ещё более высокой точностью.