傾聽“大爆炸”的回響

我們已經能夠從科學的證據出發，去追蹤宇宙的歷史，回溯遠在人類甚至最早的生命痕跡出現之前的年代。并且，我們的知識的神秘界限還在不斷地延伸……

一項使宇宙學進入“精確研究”時代的標志性成果，2006年10月初被授予年度諾貝爾物理學獎。獲此殊榮的是兩位美國物理學家約翰·馬瑟和喬治·斯穆特。他們在過去的十多年里，帶領著一支研究團隊，精確測量出宇宙微波背景輻射之波長分布的黑體譜，并發現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。

諾貝爾獎評審委員會發布的公報稱：他們的研究成果為有關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。“把現代宇宙論轉化為一門精確的科學”。

2006年度的這個物理學獎項，我以為有兩點值得關注：其一，這在天體物理學領域是第二次為微波背景輻射方面的研究成果授獎；其二，該成果雖被視為解釋宇宙起源的標準理論。但并未完全被證明且一直存在爭議的大爆炸模型關聯度極大，而后者所涉及的又是一個十分敏感的問題：這個世界到底是在某個特定時刻誕生的，還是一直就存在著?

讓我們首先回溯到81年前。1927年，比利時天文學家喬治，勒梅特提出一種理論，認為宇宙的物質和能量最初都高度密集在一個不穩定的“宇宙蛋”或“原初原子”中。由于不明的原因，“宇宙蛋”向外爆炸，破裂成向外擴散的碎塊，這些碎塊后來就形成了今天我們所看到的各種宇宙成分。勒梅特的這個設想提出兩年后，美國天文學家愛德溫。哈勃觀察到遠方星系的紅移現象，這表明宇宙正在膨脹。

到了20世紀40年代末，俄裔美籍物理學家喬治，伽莫夫開始認真考慮將已知的物理學理論用于勾畫宇宙早期階段狀況的可能性。他闡明了早期宇宙火球中發生的核反應如何將氫轉變成氦，并預言大爆炸后殘留下來的“余溫”——宇宙背景輻射，會以微波的形式抵達地球。1965年，美國天文學家阿農·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜在排除衛星信號接收的背景噪音時意外地觀測到宇宙背景輻射，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年的諾貝爾物理學獎。

至此，一個合乎邏輯的結論是：如果我們把時間反推回去，就可以想象，大約150億年前，宇宙始于一場創造了空間、時間和物質的大爆炸。隨后，它又急驟膨脹、冷卻，逐漸衍生成眾多的星系、星體、行星，直至出現生命。

然而，近幾十年來，經由媒體宣傳早已“深入人心”的大爆炸理論卻爭議不斷，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疑。質疑者指出，科學家們在對數據的分析研究上已經犯了錯誤，因為有一部分宇宙背景輻射很可能與大爆炸毫無關系，而是局部物理現象所致。比如星際塵埃、恒星際塵埃和星系際氣體等，都有可能產生此類輻射。換句話說，宇宙背景輻射可能并不像人們原本以為的那樣可信，它所解釋的只是占到宇宙5％的一小部分。如此看來，大爆炸理論就顯得非常令人生疑了。

2004年5月22日，數十位科學家和工程師在英國《新科學家》雜志發表《致科學界的公開信》，對大爆炸理論提出了強烈批評。信中稱：如今，大爆炸理論越來越多地以一些假設、一些從未被實證觀察的東西作為自己的論據：暴脹、暗物質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來填補理論與實測之間鴻溝的做法，在物理學的任何其他領域中都是不可能被接受的。這至少反映出這一來歷不明的理論在有效性方面問題嚴重。

更重要的是，“大爆炸理論從來沒有任何量化的預言得到過實際觀測的驗證。該理論捍衛者們所宣稱的成功，統統歸功于它擅長在事后迎合實際觀測的結果：它不斷地在增補可調整的參數，就像托勒密的地心說總是需要借助本輪和均輪來自圓其說一樣”。

具有諷刺意味的是，“大爆炸”這個名詞，實際上是英國天文學家、宇宙“穩恒態假說”創始人之一弗雷德，霍伊爾在1950年創造、用來嘲笑這個在他看來“精美得就像從蛋糕中跳出來的交際花”的理論的，不想后來它竟成了一個標準術語，名聲也越來越響。

當人們發現我們現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“奇點”的思想時，霍伊爾及其追隨者挖苦說：“你們與其發現一些東西把大爆炸理論搞得一團糟，還不如懷疑這個理論本身的正確性。”其實，大爆炸這個比喻并不恰當。確切的說應該是某種神奇的力量促使宇宙發生“急促膨脹”，而不是“爆炸”。

美國作家馬克·吐溫曾經感嘆道：“科學上有些東西是深具魅力的，少許微不足道的事實就可以引出一大堆猜想。”奧地利科學哲學家卡爾，波普則強調：一個好的理論特征是，它能給出許多原則上可以被觀測所否定或證偽的預言。每回觀察到與預言相符的新實驗，則該理論就幸存，并且也增加了我們對它的可信度；然而，若有一個新的觀測與之不符，則我們只得拋棄或修正該理論。

目前，大爆炸理論仍被認為是解釋宇宙起源的最好模型，也為宇宙學家所普遍接受；盡管它已經出現了些許觀測上的裂縫和理論上的缺口，且還有許多問題尚不能做出回答。