宇宙起源經典理論遭推翻質疑，33位全球頂級宇宙學家聯名回擊！

宇宙學家有一項神聖的職責，那就是揭開宇宙演化運行的內在規律。但在大部分的外人眼裡，他們的工作似乎與占卜師沒什麼兩樣。不過，你千萬不要因此就公開指責他們的工作不是科學，否則的話後果會非常難堪。

圖 | 其中五名聯合署名進行回擊的科學家：Stephen Hawking、John C. Mather、George F. Smoot III、Steven Weinberg、Frank Wilczek（從左至右），其中包括四名諾貝爾獎獲得者。

但真理面前從來不缺乏挑戰者。最近，《Scientific American》（科學美國人）雜誌的一篇文章就對宇宙學中的一個經典理論提出了質疑，以至影響越來越大，包括霍金在內的 33 名宇宙學家（完整名單見文末），其中有 4 名諾貝爾獎獲得者，聯名回信進行反擊。以下是這 4 名諾獎得主的簡單介紹：

John C. Mather，美國NASA戈達德航天中心的高級天體物理學家。他和George F. Smoot III因發現了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性共同獲得2006年的諾貝爾物理學獎。

George F. Smoot III，美國加州大學伯克利分校宇宙物理中心主任。他和John C. Mather因發現了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性共同獲得2006年的諾貝爾物理學獎。

Steven Weinberg，美國得克薩斯大學物理系教授。因實驗驗證了由於Z玻色子與電磁作用混合引起的宇稱破缺，Weinberg和另兩位科學家共同獲得了當年1979年諾貝爾物理學獎。

Frank Wilczek，麻省理工學院物理學教授。在普林斯頓大學讀博士期間，Wilczek和他的導師戴維?格婁斯發現了量子色動力學中的漸近自由，因此共同獲得2004年諾貝爾物理學獎。

此次處於爭議旋渦焦點的是宇宙暴脹理論——這是由麻省理工學院教授 Alan Guth 在 1980 年提出的一個假說，其認為宇宙自大爆炸之後，就立即開始像一個充氣的氣球那樣膨脹，在慢慢平靜之後直到達到我們現在的狀態。

與其他理論相比，宇宙暴脹理論更像是一種輔助性的理論，恰似七巧板上的最後一塊方塊，它的出現可以很好地印證諸多宇宙學難題的正確性，包括像視界疑難、平坦性疑難和磁單極子等幾個問題都在其「幫助」下得到了證實。

而且，隨著觀測手段的進一步發展，有越來越多的假說都被暴脹理論證明是可信的。而受限於觀測手段的不足，暴脹理論一直沒有被驗證過。如果有朝一日暴脹本身產生的原初引力波在微波背景輻射上被觀測到，那將會真正的驗證暴脹理論的真實性。

然而，這次的質疑者認為，從本質上講這一理論並不具有科學性。言論一出，自然是引起了科學界的一陣騷動，因為這種說法就相當於說藝術家的作品「不是藝術」，廚師的作品」不是食物」一樣荒謬。

事情的起因是來自普林斯頓大學的物理學家 Anna Ijjas 和 Paul J. Steinhardt，哈佛大學物理學家 Abraham Loeb 的一篇名為《Pop Goes the Universe》的文章。該文章發表在今年 2 月的《科學美國人》雜誌上。在這篇文章中，暴脹理論受到了挑戰。

這篇文章認為，對宇宙微波背景的最新觀測結果標明，暴脹理論可能存在問題。如果暴脹過程真的發生過，應該會在宇宙微波背景中留下溫度變化的痕迹，以及產生原初引力波，而這種有引力波卻一直未被找到。正因如此，宇宙學家們應該考慮放棄這種被大多數人所接受的理論，轉而去探索關於宇宙起源的其他思路。

圖丨質疑者包括普林斯頓大學物理學家 Anna Ijjas 和 Paul J. Steinhardt，以及哈佛的物理學家Abraham Loeb（從左至右）

實際上，這種質疑並非第一次被提出，但最近的這篇文章結論的一句話真是讓人大吃一驚：」就我們目前所了解的，宇宙膨脹理論是不能用科學方法檢測到的。」 質疑者之一的哈佛大學物理學教授 Paul J. Steinhardt認為，這個結論換句話說就是，目前主導宇宙形成的理論是經不起推敲的，因此是不科學的。

這篇文章認為，天文觀測結果使得支撐膨脹理論的相關模型看起來有很大的問題。相反，觀測數據支持了與膨脹理論截然相反的觀點：自塌縮之後，宇宙是」收縮」回到今天的樣子的，即所謂的「大反彈」理論。

「大反彈」理論認為，宇宙並非一定要從一個所謂的「奇點」誕生，而是從上一個宇宙的崩塌中反彈而生。這項理論基於所謂「圈量子引力」(LQG)，這是統一量子力學與廣義相對論的一項嘗試，而它本身便是引力對宇宙產生作用的表現形式。

在圈量子引力理論下，引力可以隨著宇宙密度的上升而成為一種反彈力，就像彈簧被壓縮到一定的程度之後就會變得更難繼續進一步壓縮。在這一模型中，不再有大爆炸的存在。

總之，如果按照這篇文章中所說的「大反彈」理論是成立的話，大家傳統所認知的宇宙大爆炸起源說將不復存在。

面對這篇文章的「挑釁」，支持宇宙暴脹理論的科學家們自然是感覺受到了羞辱。宇宙暴脹理論的提出者、麻省理工學院教授Alan Guth聯合麻省理工學院物理學家David Kaiser、斯坦福大學的Andrei Linde，以及加州伯克利的Yasunori Nomura，聯名寫了回復，並召集了整個物理學界的有頭有臉的人物聯合署名。

這些科學家表示：「我們尤其無法接受文章說暴脹理論是沒有經過檢驗的」。Alan Guth教授也表示，「我們認為是時候該有人出來提反對意見了。」

這篇回復同樣也刊登在《科學美國人》雜誌上，總結了物理學家們的不滿——暴脹理論不僅僅只是一個理論，它更多的是許多模型的集合。誠然，從來也沒有人說所有的模型都是正確的，但其中的一些模型也確實實現了正確的預測，比如宇宙的平均質量密度。而且，這些模型也正在更多的數學理論和觀測結果的修正下，日益準確。

圖丨Alan Guth對宇宙暴脹論的解釋

但是，回信的主要觀點是：儘管暴脹模型成為目前主流的解釋宇宙的方法，但它們還是應該經受檢驗的科學。而且，如果合適的證據出現，這些模型可以被推翻。

許多聯合署名者們對質疑宇宙暴脹理論的文章表現出極大的困惑。斯坦福大學理論物理學家 Renata Kallosh 在一封電子郵件中表示，她曾經回顧過Steinhardt的一些論文，其中不乏一些錯誤。

麻省理工學院理論物理學家和諾貝爾獎獲得者Frank Wilczek也表示：「這真是太荒唐了」，質疑文章非常具有」偏見性」，這種對宇宙暴脹理論選擇性的解釋無異於誹謗。不過，他同樣也對回信心存疑慮，認為信中所做的解釋也有些矯枉過正了。

圖丨麻省理工學院理論物理學教授、2004年諾貝爾物理學獎獲得者Frank Wilczek

畢竟，所有的聯合署名者，甚至是 Alan Guth 教授本人，都同意宇宙暴脹理論不是一個確定的事實——宇宙暴脹模型還並不完美，關於宇宙暴脹理論的解釋也不是十分明確，所以自然而然就很容易產生分歧。

通常而言，人類通常是靠實踐來判斷一項理論是否可信，但就當前的情況來看，宇宙暴脹理論的確還有諸多亟待解決的難題。在這種情況下，我們能做的那麼是積極探索，去努力回答這些問題，要麼是另闢蹊徑，提出一項全新的理論。

但不管怎麼做，都不能因為一些問題沒有得到回答而武斷的否認其科學性。

圖丨宇宙微波背景輻射

《科學美國人》的編輯 Clara Moskowitz 也表達了自己的觀點：「我們的雜誌就是一個適合科學家們發表觀點和看法的平台，這裡歡迎有關科學的正當討論。」她很高興看到有這麼多科學家談論這件事，而且也兼顧到了雙方的不同聲音，同樣希望聯合署名的科學家們也能發表相關的意見文章。

作為回應，質疑者表示：」我們敦促所有的同事們專註於解決未來的宇宙暴脹問題並保持開放的態度，同時盡量避免在一些尚不明確的其它理論中也出現相同的錯誤。」

不可否認的是，這些科學家們確實都希望用一個更加完美的理論來解釋我們所生活的宇宙，每個人都在貢獻自己的一份力量。

聯名回信回擊的 33 名宇宙學家全名單：

1、Alan H. Guth，麻省理工學院物理學教授

2、David I. Kaiser，麻省理工學院物理學教授

3、Andrei D.Linde，斯坦福大學物理學教授

4、Yasunori Nomura，加州大學伯克利分校物理學教授

5、Charles L.Bennett，約翰霍普金斯大學物理學教授

6、J. Richard Bond，加拿大多倫多大學教授

7、Fran?ois Bouchet，巴黎天體物理研究所的普朗克研究員

8、Sean Carroll，加州理工學院的物理學家

9、George Efstathiou，劍橋大學宇宙學家

10、Stephen Hawking，劍橋大學物理學家

11、Renata Kallosh，斯坦福大學物理學教授

12、Eiichiro Komatsu，馬普天體物理研究所物理宇宙學部主任

13、Lawrence Kraus，亞利桑那州立大學的理論物理學教授

14、David H.Lyth，蘭開斯特大學物理教授

15、Juan Maldacena，普林斯頓高等研究院物理學教授

16、John C. Mather，NASA戈達德航天中心的高級天體物理學家；2006年諾貝爾物理學獎得主

17、Hiranya Peiris，倫敦大學學院天體物理系教授

18、Malcolm Perry，劍橋大學理論物理學教授

19、Lisa Randall，哈佛大學物理教授

20、Martin Rees，劍橋大學天體物理學教授

21、Misao Sasaki，京都大學理論物理學教授

22、Leonardo Senatore，斯坦福大學物理學助理教授

23、Eva Silverstein，斯坦福大學物理學教授

24、George F. Smoot III，伯克利宇宙物理中心主任；2006年諾貝爾物理學獎得主

25、Alexei Starobinsky，莫斯科理論物理研究所首席研究員

26、Leonard Susskind，斯坦福大學物理學教授

27、Michael S. Turner，芝加哥大學天體物理學教授

28、Alexander Vilenkin，塔夫斯大學宇宙學教授

29、Steven Weinberg，德克薩斯大學物理系教授；1979年諾貝爾物理學獎得主

30、Rainer Weiss，麻省理工學院物理學教授

31、Frank Wilczek，麻省理工學院物理學教授；2004年諾貝爾物理學獎得主

32、Edward Witten，普林斯頓高等研究所物理學教授；1990年菲爾茲獎得主

33、Matias Zaldarriaga，普林斯頓高等研究院天體物理學教授

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