大爆炸的宇宙学是正确的吗？会不会在某一天崩溃？

现代宇宙学的主流观点认为，宇宙起源于一场大爆炸，并且过去、现在和未来一直会膨胀下去。

科学的进步就是一个认知不断提升的过程，也是一个解决未知问题的过程。在19世纪，当时人们一直在争论是什么在驱动太阳发光发热，最后我们发现了核聚变反应。到了20世纪，我们为宇宙的命运争论不休，最后我们发现整个宇宙正在加速膨胀，直到未来的某一时刻膨胀到死寂。

今天我想说的是，如果我们之前对宇宙的认知是错误的，例如：我们对微波背景辐射（cmb）理解有误，并且误解了星系红移或多普勒效应，这就说明我们实际上生活在一个稳定或静止的宇宙中！这种事情会发生吗？也就是说，我们目前对自己构建的科学理论有多自信？

就目前来看，答案是：非常自信！但如果现在出现一个与之前理论相冲突的实验结果，并被证明是正确的，例如，如果几年前中微子被证明比光速还快，那我们就不得不重新思考关于相对论和宇宙速度极限是否正确了。如果EMdrive（或Cannae drive）或其它违反物理定律的引擎被证明是真的，那我们将不得不重新思考关于经典力学和动量守恒定律是否正确了。

最后的事实证明这两个实验结果并不可靠，中微子被证明是一个实验数据误差，而电磁驱动（和其它的无动力引擎）后来都没有得到实际的验证，但总有一天，我们可能会遇到一个强有力的实验结果与现有的理论发生冲突。因为我们知道，我们现在的很多科学理论并不完善，科学也并没有走到尽头，未来还有很多真理等着我们去发现。

那么，如果某一天真的出现了这样的事，我们该如何应对?

首先我们先解释一下什么是科学，以及一个成功的科学理论需要满足哪些条件？

科学是两者兼而有之：

• 科学包含了我们通过观察、测量和对宇宙进行实验而学到的所有知识。

• 科学是一个不断质疑理论假设的过程，试图在最好的理解中找出漏洞，寻找逻辑的不一致之处，并以全新的方式不断测试挑战知识的极限。

我们看到的一切，听到的一切，我们的仪器探测到的一切，如果记录准确，这些都是有效的科学数据。通过对科学数据的分析和归纳，我们就可以提出一个描述宇宙的科学理论。但在这个过程中，我们要面对一切真实存在的科学数据，而不是为了得到我们想要的结论，故意的回避或者捏造一些不真实的数据。

因此，为了做好科学研究，我们需要收集正确的数据，面对所有的可能存在的数据，然后把这些数据拼凑成一个自洽的理论框架，并且不断地以我们所能想象的各种方式挑战和测试这个理论框架。这意味着我们需要将实验精度不断地降低；这意味着更高的能量，更低的温度，更小的距离尺度，更大的样本容量。

在进行科学研究时，如果秉持以上的态度，就有可能在实验的过程中发现一些不和谐的现象，与之前的预期相冲突，甚至会得到一个与原有理论相矛盾的结果。如果我们能证实这种矛盾是真实存在的，如果这种矛盾经得起仔细的推敲，这将会是一场科学革命。

也就是说，我们可能发现了一个新的理论，但是在新理论提出的过程中，仅表明“旧理论”是错误的还不够，新理论必须超越旧理论。因此一个革命性的科学理论必须包含以下三点：

• 新理论必须能够解释先前已有理论所能够解释的一切。

• 新理论必须解释与旧理论相矛盾的新结果。

• 新理论需要做出新的、可测试的预测，这些预测以前没有被提出和测试过，并且可以被证实和验证，也可以被驳倒。

所以我们对一个新理论的要求非常严苛！这就是为什么日心说必须解释所有关于行星运动的预测，必须解释相互矛盾的结果（例如彗星运动），并且需要对椭圆轨道做出新的预测。这就是为什么广义相对论需要解释牛顿引力的一切，需要解释水星近日点的进动和接近光速的运动，需要做出引力弯曲星光和其它的新预测。

对于大爆炸来说，这就是为什么它必须与广义相对论一致，解释宇宙的哈勃膨胀和红移/距离关系，并做出新的预测：

• 宇宙微波背景的存在和黑体辐射频谱，

• 轻元素的核合成丰度

• 大尺度结构的形成和引力的聚集特性。

那么现在的问题是，目前的大爆炸理论预言的一切都是错的吗？当然有可能！只要我们能对任何与大爆炸预测相矛盾的现象（在广义相对论的背景下）进行成功的测试，这就意味着大爆炸理论是错误的。

但更重要的是，一次预测的错误并不意味着大爆炸的一切都是完全错的，就像广义相对论并不意味着牛顿引力的一切都是错的。

例如，宇宙起源于一种热的、稠密的、膨胀的状态；宇宙诞生到目前有138亿年的历史；第一个恒星和星系，第一个中性原子，第一个稳定的原子核的形成，仍然可能是准确的。

无论以后有什么理论取代了目前我们最好的宇宙学理论（这适用于所有的科学领域），它都必须包含旧理论的所有成功之处。关于膨胀的宇宙和静态的宇宙，在20世界已经科学界也争论了许久，提出了不少的理论，但最后都被证实是错误的，与观测事实不符。

但也许有一天，会有足够的理论进步，出现一种新的替代理论。但就目前来说，大爆炸宇宙的膨胀，伴随着辐射，普通物质，暗物质和暗能量，解释了我们所观察到的一切。

重要的是要记住，目前大爆炸理论的一切都不是通过一个观察结果得出来的，而是有许多条独立的证据，都能得出相同的结论。也就是说，即使我们对超新星的理解有误，也有其他的证据能证明暗能量仍然是存在的；如果事实证明我们了解的星系旋转曲线是错误的，也有其他的证据能证明暗物质是存在的;；如果结果证明我们对微波背景的理解也是错误的，也会有其他的证据能证明大爆炸仍然是解释宇宙目前最好的理论。

但也许细节上会有所不同，希望在未来能看到是什么取代了我们目前最好的理论。但我们现在所理解的并不会是错误的，它只是不完整而已，注定会被更完整的理论所取代。