宇宙大爆炸不曾發生過？

三十多年以來，最簡單的暴脹模型，包括那些出現在教科書中的，第一次出現了與觀測嚴重不符的情況。（環球科學供圖/圖）

（本文首發于2017年2月23日《南方周末》）

對宇宙微波背景輻射的最新觀測引發了科學家對暴脹理論的關注。與觀測數據之間的矛盾以及理論自身的問題，讓一些天體物理學家對暴脹這個目前最受歡迎的宇宙學圖景產生了懷疑，并考慮關于宇宙起源的新理論。

2013年3月21日，歐洲空間局召開了一次國際新聞發布會，公布了普朗克衛星的最新觀測結果。這顆衛星以前所未有的精度繪制了宇宙微波背景輻射（CMB）的圖譜——所謂的CMB，是指130多億年前宇宙大爆炸剛剛結束時發出的光?？茖W家告訴在場的記者，這張新的CMB圖譜證實了宇宙學家35年來一直非常重視的理論——宇宙起源于大爆炸，并在隨后經歷了一次短時間內的超加速膨脹，即暴脹。這次膨脹將宇宙抹得如此之平，以至于幾十億年以后，宇宙在各個方向、各個位置仍然是近乎完全相同的，而且是“平的”，沒有像球面那樣彎曲。整個宇宙中只有一些微小的物質密度漲落，最終形成了我們周圍的恒星、星系和星系團。

這次新聞發布會表露的主要信息是，普朗克衛星數據完美符合最簡單的暴脹模型的預言，再一次使人們認識到該理論的堅實可靠。普朗克團隊聲稱，宇宙學這本大書應該要結尾了。

得到普朗克團隊公布的最新結果后，本文的三位作者在哈佛－史密森尼天體物理學中心討論了它的影響。伊堯什是從德國來訪問的研究生；斯坦哈特當時正在哈佛大學學術休假，他在30年前曾是暴脹理論的最初設計者之一（但他在后來的工作中指出暴脹的理論基礎存在嚴重的問題）；而勒布作為哈佛大學天文系的系主任，是前兩人的接待者。我們三人都很贊賞普朗克團隊的精密觀測，但我們并不同意他們對數據的解釋。恰恰相反，普朗克數據并不支持最簡單的暴脹模型，還使得該理論一直存在的基本問題變得更為嚴重，這使得天體物理學家有新的理由去考慮關于宇宙起源和演化的其他競爭理論。

自那之后的數年中，普朗克衛星和其他探測器收集到了更為精密的數據，使這種狀況變得越發明顯。然而，即使是現在，宇宙學圈子都還沒有冷靜、誠實地對待大爆炸－暴脹理論，也未對暴脹是否真正發生的質疑給予足夠的關注。相反，宇宙學家似乎樂于接受暴脹擁護者的主張，即我們必須相信暴脹理論，因為對于我們觀測到的宇宙特征，只有這個理論能提供簡單解釋。但正如我們要在下面解釋的，普朗克的數據，再加上一些理論問題，已經動搖了這個理論的根基。

暴脹能夠告訴我們什么

為了闡明暴脹的問題，我們先和這個理論的支持者保持一致：假設暴脹是正確的。設想有一位先知告訴我們，暴脹確實發生于大爆炸之后不久。如果我們相信先知的話，那么關于宇宙演化，他到底告訴了我們什么呢？如果暴脹確實為我們提供了一個對宇宙的簡單解釋，那么先知的預言應該也可以告訴我們，從普朗克衛星數據中我們將會看到些什么。

先知的預言能告訴我們的一件事情是，在大爆炸后不久的某段時間內，空間中必須有一小塊區域充滿著一種奇妙的能量，從而導致這塊區域