本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
一场关于宇宙创造理论——暴胀理论的争论爆发了。该理论认为,在大爆炸的最初瞬间,宇宙经历了巨大的指数级增长,然后才稳定下来,以今天观察到的较慢的膨胀速度进行膨胀。
暴胀理论最初在1980年代初期被提出,很快就流行起来,因为它似乎解释了可观测宇宙中令人困惑的特征。暴胀理论解释了,据推测,为什么宇宙在所有方向上看起来都非常相似,但又不是完全均匀的,因为它包含星系和其他物质团块。
到1990年代初期,一些宇宙学家开始怀疑暴胀理论。“我喜欢暴胀理论,”大爆炸理论的杰出贡献者大卫·施拉姆在1993年告诉我。但他担心暴胀理论没有提供任何独特的、明确的预测,而这些预测是无法用其他方式解释的。
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“你不会在暴胀理论中看到这一点,”施拉姆说,“而对于大爆炸本身,你确实看到了。美丽的宇宙微波背景辐射和轻元素丰度告诉你,‘就是这样。’”换句话说,暴胀理论无法被证伪。根据哲学家卡尔·波普尔的说法,一个理论如果没有提供足够具体和精确的预测以至于可以被证明是错误的,那就不是真正的科学。
在我1996年的著作《科学的终结》中,我嘲笑暴胀理论是“反讽科学”,它永远无法被证明为真或假,因此根本不是科学。此后,我继续抨击暴胀理论,因为与弦理论(反讽科学的另一个例子)一样,暴胀理论的问题只会随着时间的推移而恶化。
弦理论和暴胀理论都有许多不同的版本,它们提供了许多不同的预测。此外,这两种理论都暗示我们的宇宙只是众多宇宙之一,而这些宇宙都无法被观察到。(有关对弦理论和多重宇宙的更多批评,请参阅我最近对弦理论评论家彼得·沃伊特的问答。)
因此,当物理学家安娜·伊贾斯、保罗·斯坦哈特和亚伯拉罕·勒布在二月份《大众科学》上发表了一篇措辞严厉的对暴胀理论的批评,并敦促宇宙学家“考虑关于宇宙如何开始的新想法”时,我感到欣慰。
斯坦哈特的作者身份尤其重要,因为他与阿兰·古斯和安德烈·林德一起被认为是暴胀理论的发明者。多年来,斯坦哈特一直在表达对暴胀理论的担忧。例如,请参阅我2014年在这个博客上对他的问答,其中斯坦哈特说:“科学思想应该是简单的、解释性的、预测性的。目前所理解的暴胀多重宇宙似乎不具备这些特性。”伊贾斯等人扩展了斯坦哈特长期以来的担忧。作者断言:
正如我们目前所理解的那样,暴胀宇宙学无法使用科学方法进行评估。正如我们已经讨论过的,如果我们改变初始条件,改变暴胀能量密度曲线的形状,或者简单地注意到它会导致永恒暴胀和多重混乱,那么暴胀的预期结果很容易改变。单独或集体而言,这些特征使得暴胀理论非常灵活,以至于任何实验都永远无法证伪它。
我喜欢“多重混乱”这个词。现在,由33位科学家组成的团队对伊贾斯、斯坦哈特和勒布的批评进行了强力反击。该团队包括暴胀理论的先驱阿兰·古斯和安德烈·林德,以及史蒂文·温伯格、爱德华·威滕和斯蒂芬·霍金。在《大众科学》上发表的一封信中,他们坚持认为暴胀理论是可验证的,因此是科学的。他们总结道:
在其存在的35年多的时间里,暴胀理论逐渐成为描述宇宙早期演化及其大尺度结构形成的主要宇宙学范式。没有人声称暴胀理论已经变得确定无疑;科学理论不会像数学定理那样被证明,但随着时间的推移,成功的理论会通过改进的实验测试和理论进步变得越来越完善。暴胀理论就是如此。在许多选择参与宇宙学这一充满活力的分支的科学家的热情努力的支持下,进展仍在继续。经验科学充满活力,运作良好!
最后那句话给我的感觉像是坟前吹口哨,但请阅读这封信并自行判断。在他们的回应中,伊贾斯、斯坦哈特和勒布坚持自己的立场,尤其是关于暴胀理论在经验上是不可验证的论点。他们指出:
如果暴胀理论产生了一个多重宇宙,正如一位回应作者(古斯)之前的陈述所说,“任何可能发生的事情都会发生”——那么谈论预测就没有任何意义……任何暴胀模型都会给出无限多样的结果,而没有任何一种结果优于其他结果。这使得暴胀理论对任何观测测试都免疫。
在他们构想出暴胀理论和弦理论近40年后,它们的状况比以往任何时候都更糟。这些无法证伪,因此不科学的理论的持续存在是一种令人尴尬的事情,它有可能损害科学的声誉,而科学界现在承受不起这种损害。现在是时候停止(暴胀理论和弦理论)了吗?
延伸阅读:
为什么弦理论仍然甚至不是错误的。另请参阅彼得·沃伊特的帖子,附带更新,关于暴胀理论的争议。
另请参阅我对物理学家爱德华·威滕、史蒂文·温伯格、乔治·埃利斯、卡洛·罗韦利、斯科特·阿伦森、斯蒂芬·沃尔弗拉姆、萨宾娜·霍森菲尔德、普里亚姆瓦达·纳塔拉詹、加勒特·李西、保罗·斯坦哈特和李·斯莫林的问答。