2021年底發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，正把人類的視線推向130多億年前的宇宙。

按大爆炸理論的劇本，那時(shí)該是星系萌芽的“宇宙童年”，但望遠(yuǎn)鏡傳回的圖像卻讓人撓頭，那些遙遠(yuǎn)星系不僅存在，還已發(fā)育得相當(dāng)成熟。

這事就像在考古時(shí)發(fā)現(xiàn)公元前的青銅器上刻著現(xiàn)代微積分公式，直接戳中了現(xiàn)有宇宙學(xué)模型的痛處。

膨脹宇宙的百年拼圖

1929年，美國(guó)天文學(xué)家哈勃盯著望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)犯了嘀咕：遠(yuǎn)處的星系都在飛速遠(yuǎn)離地球，而且越遠(yuǎn)跑得越快。

這一發(fā)現(xiàn)顛覆了當(dāng)時(shí)的認(rèn)知，宇宙不是靜態(tài)的，而是在膨脹。

就像往面包里撒葡萄干，烤箱加熱后面包膨脹，葡萄干自然彼此遠(yuǎn)離。

比利時(shí)學(xué)者勒梅特，早幾年就從愛(ài)因斯坦的方程里算出了膨脹解，可連愛(ài)因斯坦自己都覺(jué)得“這模型太離譜”，還特意在方程里加了個(gè)“宇宙常數(shù)”來(lái)維持靜態(tài)宇宙的設(shè)想。

直到哈勃的觀測(cè)證據(jù)砸在面前，他才無(wú)奈承認(rèn)：“我犯了這輩子最大的物理學(xué)錯(cuò)誤?！?/p>

這場(chǎng)“膨脹宇宙”的認(rèn)知，最終催生了大爆炸理論的核心構(gòu)想，既然宇宙在膨脹，那倒推回去，它必然曾是個(gè)體積極小、密度極高的奇點(diǎn)。

1949年，英國(guó)天文學(xué)家霍伊爾在廣播節(jié)目里調(diào)侃地稱其為“大爆炸”，這名字就這么歪打正著地傳開(kāi)了。

1964年，兩位工程師偶然發(fā)現(xiàn)的宇宙微波背景輻射（CMB），更被視作大爆炸留下的“余溫”，成了理論最堅(jiān)實(shí)的證據(jù)之一。

但這套理論并非天衣無(wú)縫，按宇宙學(xué)原理，早期宇宙該是均勻分布的“粒子湯”，可均勻的物質(zhì)怎么聚集成星系？就像把糖撒進(jìn)咖啡里，若沒(méi)有攪拌，糖粒很難自己聚成塊。

科學(xué)家只好假設(shè)早期宇宙存在“密度擾動(dòng)”，像撒在湯里的鹽粒，成為星系形成的種子。

更棘手的是“精細(xì)調(diào)節(jié)”問(wèn)題，宇宙膨脹速率若比當(dāng)前值偏差百億億分之一，要么膨脹太快物質(zhì)來(lái)不及聚集，要么塌縮成黑洞，根本不會(huì)有恒星和生命。

這種“恰到好處”讓不少人懷疑：難道宇宙參數(shù)是被“設(shè)計(jì)”好的？

更讓人頭疼的是“失蹤的宇宙”，算上所有能看見(jiàn)的恒星、星系，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們只占宇宙臨界密度的5%左右。

1933年，瑞士天文學(xué)家茲威基就發(fā)現(xiàn)星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)速度快得離譜，必須存在看不見(jiàn)的“暗物質(zhì)”才能解釋引力。

可找了近百年，暗物質(zhì)的真身還是個(gè)謎。

1998年，超新星觀測(cè)又扔出重磅炸彈，宇宙膨脹竟然在加速！為了解釋這反常識(shí)的現(xiàn)象，愛(ài)因斯坦當(dāng)年拋棄的“宇宙常數(shù)”被重新請(qǐng)回，化身成占宇宙70%的“暗能量”。

但暗能量究竟是什么？說(shuō)實(shí)話，科學(xué)界至今搞不清，只能自嘲這是“用未知解釋未知”。

哈勃常數(shù)的世紀(jì)之爭(zhēng)

測(cè)量宇宙膨脹的速率（哈勃常數(shù)），本該是驗(yàn)證理論的關(guān)鍵。

但近年來(lái)，“早期宇宙”和“晚期宇宙”的測(cè)量結(jié)果卻鬧起了別扭。

用CMB數(shù)據(jù)算出的膨脹速率，比用超新星、造父變星等“標(biāo)準(zhǔn)燭光”測(cè)出的值低了約10%。

這就像拼一幅千年古畫(huà)，用畫(huà)的左半部分推測(cè)整幅畫(huà)的尺寸，和右半部分的實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)不上號(hào)。

有人猜測(cè)暗能量可能隨時(shí)間變化，甚至懷疑暴脹理論需要修正。

2023年的一項(xiàng)研究暗示，愛(ài)因斯坦的宇宙常數(shù)或許并非恒定，這給本就混亂的局面又添了把火。

韋伯望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果，更是讓理論面臨考驗(yàn)。

按現(xiàn)有模型，大爆炸后約5億年才該出現(xiàn)第一批恒星，但望遠(yuǎn)鏡卻拍到了132億年前（大爆炸后約5億年）就已成型的星系團(tuán)。

這些“早熟”的星系就像突然出現(xiàn)在幼兒園畢業(yè)典禮上的大學(xué)生，完全超出了理論預(yù)期。

有科學(xué)家坦言：“要么是我們對(duì)星系形成的物理過(guò)程理解錯(cuò)了，要么就是大爆炸模型需要?jiǎng)哟笫中g(shù)?！?/p>

當(dāng)“假設(shè)”成為理論支柱

如今的大爆炸理論，就像一座用幾根“假設(shè)支柱”撐起的大廈：宇宙暴脹解釋了密度擾動(dòng)，暗物質(zhì)填補(bǔ)了引力缺失，暗能量驅(qū)動(dòng)著加速膨脹。

但這三大支柱都缺乏直接證據(jù)，2004年，一群科學(xué)家在《新科學(xué)家》上公開(kāi)質(zhì)疑：“在其他物理領(lǐng)域，這種不斷用新假設(shè)填補(bǔ)漏洞的做法，早該被質(zhì)疑理論的有效性了。

”這話雖尖銳，卻點(diǎn)中了要害，如果用“無(wú)法定義的神秘力量”來(lái)解釋宇宙，和古人用“神靈意志”解釋自然現(xiàn)象又有何本質(zhì)區(qū)別？

必須承認(rèn)，大爆炸理論仍是目前解釋宇宙起源最成功的模型，它預(yù)言了CMB、元素豐度等關(guān)鍵現(xiàn)象。

但歷史多次提醒我們：牛頓力學(xué)曾被視為終極真理，最終卻被相對(duì)論和量子力學(xué)改寫(xiě)；“以太”理論曾風(fēng)靡一時(shí)，最終被證明子虛烏有。

面對(duì)韋伯望遠(yuǎn)鏡揭示的新謎題，或許我們?cè)撓駩?ài)因斯坦說(shuō)的那樣保持謙卑：“理論的真理永遠(yuǎn)無(wú)法被證明，因?yàn)槲磥?lái)的觀測(cè)可能隨時(shí)顛覆它?！?/p>

宇宙的真相，或許就藏在這些理論的裂縫里。

當(dāng)我們用更精密的儀器窺探深空，用更智慧的頭腦重構(gòu)模型時(shí)，下一個(gè)顛覆認(rèn)知的發(fā)現(xiàn)，可能就在下一次觀測(cè)數(shù)據(jù)里。

而這，正是科學(xué)最迷人的地方，在不斷推翻與重建中，逼近宇宙的終極答案。

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