宇宙學中唯一的大問題是什麼？

由於一些引力異常現象，宇宙學家假定宇宙中存在總量是正常原子物質5倍的暗物質。但有些宇宙學家認為，暗物質的假說可能是不必要的，取而代之的是對萬有引力定律的修正。

另一方面，根據星系的退行規律推測，暗能量占宇宙質能總量的三分之二，這是空間加速膨脹的原因。然而，有些人嘲諷宇宙膨脹是不科學的，因為一些批評者聲稱它可以預測任何事情，所以什麼也不能預測。

現代宇宙學正處於危機中？

如果把這些都結合起來，正如哲學家Bj?rn Ekeberg最近發表在《科學美國人》（Scientific American）上的文章那樣，有些人可能會認為現代宇宙學正處於危機中，面臨岌岌可危的窘境。但對於主流天文學家和宇宙學家而言，事實恰恰相反，這是為什麼呢？

這一切都與人為誤解有關，這可以說是宇宙學中唯一的大問題。

科學不僅僅是事實的集合，儘管它依賴於人類收集到的關於自然界的一整套數據和信息。科學也是一個過程，在這個過程中，主流理論和框架面臨著儘可能多的新測試，試圖驗證或駁斥當前最成功理論的相應預測。

這就是科學的前沿所在——處於主要理論有效性的邊緣。科學家做出預測，然後通過實驗和觀察來測試它們，之後又會限制、修改或擴展理論，以適應實驗和觀察所獲得的新信息。許多人的終極夢想是徹底改變我們對世界的看法，用更成功、更深刻的理論來取代目前的理論。

然而，一個全新的理論想要重現當前主流科學理論的成功並非易事，更不用說超越它們目前的局限了。歷史上，不乏有天文學家沉迷於與可靠觀測結果相衝突的理論，其中包括：

（1）弗雷德·霍伊爾（Fred Hoyle）在人類發現宇宙微波背景後的近40年里，一直拒絕接受宇宙大爆炸理論；（2）霍爾頓·阿爾普（Halton Arp）堅持認為類星體不是遙遠的天體，儘管幾十年來的數據表明類星體具有相當大的紅移值；（3）漢內斯·阿爾文（Hannes Alfven）堅持認為引力並沒有在大尺度上支配宇宙，等離子體決定了宇宙的大尺度結構，即使已經有數不勝數的觀測推翻了這個觀點。

科學家也有偏見

儘管科學本身可能是沒有偏見的，但科學家並非如此。科學家可能會像其他人一樣成為認知偏見者，一旦科學家選擇了自己喜歡的結論，他們就會經常通過錯誤的動機推理來欺騙自己。

正如著名物理學家馬克斯·普朗克（Max Planck）所說的格言：物理學在一次一次的葬禮中進步。一個新的科學真理不是通過說服對手而取得勝利，而是因為對手最終會消亡，而熟悉它的新一代會成長起來。

許多非科學家（甚至一些科學家）永遠不會意識到的一個大問題是：自己總是可以扭曲自己的理論觀點，迫使它們成為可行的，並與所觀測到的結果相一致。這就是為什麼任何可靠理論的關鍵是在觀測或測量之前，提前做出可靠的預測。這樣，就可以確定實驗是在測試理論，而不是事後修改參數。

事實證明，這正是當今主流的宇宙學模型的最終結果，幾乎在所有方面都是如此。標準宇宙模型是一套行之有效的理論，它在描述已觀測到現象的同時，又能做出可檢測的預言。

1922年，亞歷山大·弗里德曼（Alexander Friedmann）從廣義相對論的引力場方程中解出了弗里德曼方程，由此預測了宇宙膨脹的概念。僅僅在幾年後，埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）的觀測就證實了這一點，從而形成了膨脹宇宙的現代天文學概念。

標準宇宙模型的有力證據

宇宙大爆炸理論得到了四個強有力證據的支持：（1）膨脹的宇宙；（2）宇宙元素丰度；（3）只比絕對零度高几度的宇宙大爆炸熱殘餘——宇宙微波背景輻射；（4）觀測越遠的距離，星系越年輕，這表明宇宙中的星系在不斷演化。

一旦認識到宇宙大爆炸和一個由廣義相對論控制的宇宙，就會有大量的證據表明暗物質和暗能量的存在。暗物質和暗能量的概念絕非是科學家臆想出來的，而是有著一系列能夠互相印證的證據來支持。

即便未來有更好的理論來代替目前的標準宇宙模型，但現有的理論還是行之有效，只是有一定的使用範圍，並不會被拋棄掉。這就像儘管相對論的適用範圍要比牛頓力學更廣，但牛頓力學在今天仍然行之有效。

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