浅谈大爆炸模型

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【明慧网二零一五年三月二十一日】宇宙从何而来？为何而存在？它是否有边界？这些古老的问题，伴随着人类的悠悠历史长河走到今天，答案在哪里？科学认为宇宙起源于大爆炸，并被大多数人接受。科学占据了现代人的思维领地，当一种学说出现后，人们不太关心它的本质，好象只要是科学的就行了。然而，正如过去的理论被现在的取代，现在的也可能被将来的代替。真正了解它是什么，才能对我们的思考起到真正的作用。

20世纪上半叶之前，人类似乎本能地认为宇宙处于静止状态，直至1929年哈伯通过观测发现，不管你往哪个方向看，遥远星系正急速的远离我们，从而得出宇宙正在膨胀的观点。基于此，从时间上往回推，宇宙在100亿年到200亿年前刚好缩为一点（称作奇点），一个密度极高且温度极高的状态。然后科学家提出了宇宙起源于大爆炸的假说。建立大爆炸模型的一个基本假设是：在大尺度上宇宙是均匀且各向同性的。意思是，如果宇宙是膨胀的，不会是局部的，所有地方和方向上都在以同样的方式进行，也就是整体在膨胀。假设最终可能对也可能错，先不评论。即使假定整个宇宙在膨胀，奇点真的存在吗？如果它的膨胀是一个不随时间而改变的状态，那么我们就可以从时间上倒推回去直到奇点。可是宇宙忽大忽小并非没有可能。毕竟，科学家已经发现地球在“喘息”。在大尺度上看，人类所认识的宇宙可能也象地球一样“喘息”呢。

或许有人会说，科学并不只是依赖推理，还得有证据才行。没有错，现代科学走的是实证科学的路线，分为三个步骤：提出假设，进行实验，和建立理论。当然，其中的诸多瑕疵，科学家们自己也是承认的，他们只不过是选择了这样一条探索真理的道路罢了，并不代表这是条正确的或唯一的路。实验可以证伪假设，却不能完全证明假设。比如现在的天文观测数据可以在大爆炸模型中得到合理解释，却不能说明大爆炸是正确的模型，因为对已知数据而言，其它模型也可能照样行得通；但是，如果将来出现一组实验数据，大爆炸模型不再适用了，那么它很可能就是错误的了。人的思想中有个先入为主的特点，当这种情况出现时，也许不会直接丢弃旧理论，而是首先进行修正，以求保留原物。

从20世纪90年代开始，科学家观察发现宇宙膨胀速度越来越快。试想，一颗炸弹爆炸后的速度应该是减小的，宇宙的速度也应该逐渐变小才对，大爆炸模型不和加速膨胀相冲突了吗？为此，科学家就提出，宇宙中存在着看不见的能量，叫作暗能量。暗能量的假说虽然未被证实，它却已经被普遍接受。既然暗能量是属于大爆炸模型中的，我们就站在这个背景下看看情况。在大爆炸模型的框架下，宇宙是有限的，时空是有边界的，对一个有限宇宙的形式而言，相关因素就不一定局限在它自身范围内了，因为外因也可能，或者更可能导致它存在的形成。那么问题是，这个膨胀的加速度为何不能来自宇宙之外的力量呢？另外，星系在运动，星球在旋转，地球还在自转，这些机制从哪里来？

大爆炸是基于相对论的宇宙模型，可是相对论却在宇宙的起始点处失效。也就是说，相对论预言宇宙存在起点却在起点处失效，从而必需依赖量子力学，而广义相对论和量子力学却不兼容。三十年前成为显学的超弦理论（以及环圈量子引力理论）试图统一广义相对论和量子物理，但整个理论物理学界历经三十年的努力，这个目标仍然遥遥无期。科学的终极目标是通过一个简单的模型描述整个宇宙，当前的状况似乎“令人担忧”。但是，科学本身不是目的，完全揭开宇宙之谜不才是人类求索的根本目的吗？我们没有理由局限在实证科学所划的框框内。