我們已經(jīng)能夠從科學(xué)的證據(jù)出發(fā),去追蹤宇宙的歷史,回溯遠(yuǎn)在人類(lèi)甚至最早的生命痕跡出現(xiàn)之前的年代。并且,我們的知識(shí)的神秘界限還在不斷地延伸……
一項(xiàng)使宇宙學(xué)進(jìn)入“精確研究”時(shí)代的標(biāo)志性成果,2006年10月初被授予年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。獲此殊榮的是兩位美國(guó)物理學(xué)家約翰·馬瑟和喬治·斯穆特。他們?cè)谶^(guò)去的十多年里,帶領(lǐng)著一支研究團(tuán)隊(duì),精確測(cè)量出宇宙微波背景輻射之波長(zhǎng)分布的黑體譜,并發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射在不同方向上有著極其微小的溫度差異,也就是所謂的各向異性。
諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)發(fā)布的公報(bào)稱(chēng):他們的研究成果為有關(guān)宇宙起源的大爆炸理論提供了支持,將有助于研究早期宇宙,幫助人們更多地了解恒星和星系的起源。“把現(xiàn)代宇宙論轉(zhuǎn)化為一門(mén)精確的科學(xué)”。
2006年度的這個(gè)物理學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng),我以為有兩點(diǎn)值得關(guān)注:其一,這在天體物理學(xué)領(lǐng)域是第二次為微波背景輻射方面的研究成果授獎(jiǎng);其二,該成果雖被視為解釋宇宙起源的標(biāo)準(zhǔn)理論。但并未完全被證明且一直存在爭(zhēng)議的大爆炸模型關(guān)聯(lián)度極大,而后者所涉及的又是一個(gè)十分敏感的問(wèn)題:這個(gè)世界到底是在某個(gè)特定時(shí)刻誕生的,還是一直就存在著?
讓我們首先回溯到81年前。1927年,比利時(shí)天文學(xué)家喬治,勒梅特提出一種理論,認(rèn)為宇宙的物質(zhì)和能量最初都高度密集在一個(gè)不穩(wěn)定的“宇宙蛋”或“原初原子”中。由于不明的原因,“宇宙蛋”向外爆炸,破裂成向外擴(kuò)散的碎塊,這些碎塊后來(lái)就形成了今天我們所看到的各種宇宙成分。勒梅特的這個(gè)設(shè)想提出兩年后,美國(guó)天文學(xué)家愛(ài)德溫。哈勃觀察到遠(yuǎn)方星系的紅移現(xiàn)象,這表明宇宙正在膨脹。
到了20世紀(jì)40年代末,俄裔美籍物理學(xué)家喬治,伽莫夫開(kāi)始認(rèn)真考慮將已知的物理學(xué)理論用于勾畫(huà)宇宙早期階段狀況的可能性。他闡明了早期宇宙火球中發(fā)生的核反應(yīng)如何將氫轉(zhuǎn)變成氦,并預(yù)言大爆炸后殘留下來(lái)的“余溫”——宇宙背景輻射,會(huì)以微波的形式抵達(dá)地球。1965年,美國(guó)天文學(xué)家阿農(nóng)·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜在排除衛(wèi)星信號(hào)接收的背景噪音時(shí)意外地觀測(cè)到宇宙背景輻射,從而為大爆炸理論提供了有力的佐證。他們兩人因此獲得了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
至此,一個(gè)合乎邏輯的結(jié)論是:如果我們把時(shí)間反推回去,就可以想象,大約150億年前,宇宙始于一場(chǎng)創(chuàng)造了空間、時(shí)間和物質(zhì)的大爆炸。隨后,它又急驟膨脹、冷卻,逐漸衍生成眾多的星系、星體、行星,直至出現(xiàn)生命。
然而,近幾十年來(lái),經(jīng)由媒體宣傳早已“深入人心”的大爆炸理論卻爭(zhēng)議不斷,而作為大爆炸理論主要支柱的宇宙微波背景輻射也一直受到質(zhì)疑。質(zhì)疑者指出,科學(xué)家們?cè)趯?duì)數(shù)據(jù)的分析研究上已經(jīng)犯了錯(cuò)誤,因?yàn)橛幸徊糠钟钪姹尘拜椛浜芸赡芘c大爆炸毫無(wú)關(guān)系,而是局部物理現(xiàn)象所致。比如星際塵埃、恒星際塵埃和星系際氣體等,都有可能產(chǎn)生此類(lèi)輻射。換句話(huà)說(shuō),宇宙背景輻射可能并不像人們?cè)疽詾榈哪菢涌尚?,它所解釋的只是占到宇?%的一小部分。如此看來(lái),大爆炸理論就顯得非常令人生疑了。
2004年5月22日,數(shù)十位科學(xué)家和工程師在英國(guó)《新科學(xué)家》雜志發(fā)表《致科學(xué)界的公開(kāi)信》,對(duì)大爆炸理論提出了強(qiáng)烈批評(píng)。信中稱(chēng):如今,大爆炸理論越來(lái)越多地以一些假設(shè)、一些從未被實(shí)證觀察的東西作為自己的論據(jù):暴脹、暗物質(zhì)和暗能量等就是其中最令人震驚的一些例子。這種不斷求助于新的假設(shè)來(lái)填補(bǔ)理論與實(shí)測(cè)之間鴻溝的做法,在物理學(xué)的任何其他領(lǐng)域中都是不可能被接受的。這至少反映出這一來(lái)歷不明的理論在有效性方面問(wèn)題嚴(yán)重。
更重要的是,“大爆炸理論從來(lái)沒(méi)有任何量化的預(yù)言得到過(guò)實(shí)際觀測(cè)的驗(yàn)證。該理論捍衛(wèi)者們所宣稱(chēng)的成功,統(tǒng)統(tǒng)歸功于它擅長(zhǎng)在事后迎合實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果:它不斷地在增補(bǔ)可調(diào)整的參數(shù),就像托勒密的地心說(shuō)總是需要借助本輪和均輪來(lái)自圓其說(shuō)一樣”。
具有諷刺意味的是,“大爆炸”這個(gè)名詞,實(shí)際上是英國(guó)天文學(xué)家、宇宙“穩(wěn)恒態(tài)假說(shuō)”創(chuàng)始人之一弗雷德,霍伊爾在1950年創(chuàng)造、用來(lái)嘲笑這個(gè)在他看來(lái)“精美得就像從蛋糕中跳出來(lái)的交際花”的理論的,不想后來(lái)它竟成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ),名聲也越來(lái)越響。
當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)我們現(xiàn)在的宇宙定律并不適合大爆炸理論所描述的某些情形,而迫使大爆炸理論家求助于初始宇宙是一個(gè)“奇點(diǎn)”的思想時(shí),霍伊爾及其追隨者挖苦說(shuō):“你們與其發(fā)現(xiàn)一些東西把大爆炸理論搞得一團(tuán)糟,還不如懷疑這個(gè)理論本身的正確性。”其實(shí),大爆炸這個(gè)比喻并不恰當(dāng)。確切的說(shuō)應(yīng)該是某種神奇的力量促使宇宙發(fā)生“急促膨脹”,而不是“爆炸”。
美國(guó)作家馬克·吐溫曾經(jīng)感嘆道:“科學(xué)上有些東西是深具魅力的,少許微不足道的事實(shí)就可以引出一大堆猜想?!眾W地利科學(xué)哲學(xué)家卡爾,波普則強(qiáng)調(diào):一個(gè)好的理論特征是,它能給出許多原則上可以被觀測(cè)所否定或證偽的預(yù)言。每回觀察到與預(yù)言相符的新實(shí)驗(yàn),則該理論就幸存,并且也增加了我們對(duì)它的可信度;然而,若有一個(gè)新的觀測(cè)與之不符,則我們只得拋棄或修正該理論。
目前,大爆炸理論仍被認(rèn)為是解釋宇宙起源的最好模型,也為宇宙學(xué)家所普遍接受;盡管它已經(jīng)出現(xiàn)了些許觀測(cè)上的裂縫和理論上的缺口,且還有許多問(wèn)題尚不能做出回答。