这一切都始于一场大爆炸。或者也许不是。在20世纪中期,大多数物理学家对于宇宙是如何开始的,或者它是否有一个开端,意见不一。今天,科学家们一致认为大爆炸理论最能描述我们宇宙在近140亿年前的诞生。这个想法现在有大量的观测证据,但在1940年代和50年代,它仍然存在广泛争议。大爆炸理论在公众和宗教领域引起的轰动可能比科学界更大,科学界此前曾接受一种称为稳态模型的观点。 “这不仅是一场科学争议,还涉及到一些更广泛的方面,意识形态和宗教方面。这也是它如此公开争议的一个原因,”科学史学家、尼尔斯·玻尔研究所名誉教授赫尔格·克拉格说。 “稳态理论,特别是在英国,通常与无神论联系在一起,而大爆炸理论则与基督教有神论联系在一起。”人们认为,如果宇宙有一个创造点,那么它很可能有一个创造者。
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宇宙学的开端
人类一直对宇宙的起源有自己的看法。但直到20世纪的进步,包括阿尔伯特·爱因斯坦的相对论,天文学家才真正能够形成关于宇宙如何形成的成熟想法。
俄罗斯物理学家亚历山大·弗里德曼是第一个认识到,在大型尺度上应用相对论规则,可以描述一个随时间变化的宇宙。他通过数学方法表明,宇宙可能始于微小,然后膨胀到巨大的距离,在某些情况下,最终又会重新坍缩。
洛厄尔天文台的V.M.斯莱弗以及后来的埃德温·哈勃的观测表明,宇宙实际上正在膨胀。这有助于证实大爆炸的这些最初想法。两年后,比利时物理学家乔治·勒梅特发表了一篇论文,描述了膨胀的宇宙是如何从一个微小、炽热、致密的斑点开始的,他称之为“原始原子”。作为一名被任命的天主教神父,勒梅特在论文的早期草稿中将这一发现报告为宇宙学与神学的愉快巧合,尽管这一评论在论文的最终出版中被删除了。
二十年后,乔治·伽莫夫会发展关于炽热宇宙后效应的理论——即它将如何产生中子和质子——并出版了一本关于这个主题的畅销书。它甚至引起了教皇庇护十二世的注意,他对《创世纪》经文和科学理论之间的相似之处深感兴趣。
与教会不同,爱因斯坦最初并不喜欢宇宙变化的观点,他更倾向于在大尺度上不变的宇宙。英国天文学家弗雷德·霍伊尔也不高兴。他与另外两位科学家共同提出了一种反理论——稳态模型。稳态模型认为宇宙没有开端,并且一直在膨胀。为了解释为什么宇宙在各个方向看起来都相同,它提出微小的物质痕迹(太小而无法通过实验测量)正在不断产生。
该模型最初获得了约一半科学界(尽管当时规模很小)的支持,并成为大爆炸理论最大的竞争对手。
“这场[理论之间的争论]并非物理学研究的主流,”科学史学家、麻省理工学院物理学教授大卫·凯撒说。“基本上没有人关注,或者说很少有人关注,即使在专业物理学家和天文学家之间也是如此。”
但随着证据的不断积累,这种情况会发生改变。
新证据
20世纪50年代对遥远超亮星系的观测表明宇宙正在发生变化,对宇宙中氦含量的测量与稳态模型的预测不符。1964年,宇宙微波背景辐射的重大发现——年轻、炽热宇宙的直接证据——对稳态模型造成了最后的致命一击。
凯撒说:“这确实表明……宇宙在早期与今天有着非常不同的条件。”“而这正是稳态模型所没有暗示的。”
具有讽刺意味的是,霍伊尔在一次英国广播公司采访中使用了“大爆炸”一词,试图驳斥该理论。尽管他自己的理论在很大程度上被历史遗忘,但这个不敬的名字却流传了下来。
直到去世,霍伊尔都未曾接受大爆炸理论。一小部分宇宙学家仍在努力复兴稳态模型;但总体而言,科学界绝大多数支持大爆炸理论。
“还有一些其他难题,所以宇宙学家认为我们还没有完成,但他们现在正在修补或填补原始大爆炸模型的一些漏洞——当然不是取代它,”凯撒说。














