宇宙学唯一的大问题是人为的误解

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这个大而模糊的星系是如此分散，以至于天文学家称它为“透视”星系，因为它们可以清楚地看到它背后的遥远星系。

    这个幽灵般的物体，编号为NGC 1052-DF2，没有明显的中心区域，甚至螺旋臂和圆盘，这是螺旋星系的典型特征。但它看起来也不像椭圆星系，因为它的速度分散都是错误的。即使它的球状星团也是奇怪的：它们是其他星系中典型恒星群的两倍。

    所有这些古怪的东西都与这个星系中最奇怪的方面相比显得苍白：NGC 1052-DF2由于明显缺乏暗物质而备受争议。这可以解决巨大的宇宙谜题。如果你了解最新的科学新闻，你可能会熟悉有关宇宙本身性质的大量争议。暗物质被认为比正常原子物质的比例高5比1，可能是不必要的，取而代之的是对我们的万有引力定律的修改。构成宇宙三分之二的暗能量是空间加速扩张的原因，但扩张率本身甚至没有达成一致。最近一些人嘲笑宇宙通货膨胀是不科学的，因为它的一些批评者声称它可以预测任何事情，因此没有任何预测。

    你看得越来越远，你也会看得越来越远。你走的越早，宇宙就越热，越来越密集，发展也越来越少。最早的信号甚至可以告诉我们在大爆炸之前发生的事情。科学不仅仅是一系列事实，尽管它肯定依赖于我们收集的有关自然世界的全套数据和信息。科学也是一个过程，其中流行的理论和框架面临着尽可能多的新颖测试，试图验证或反驳我们最成功的想法的结果预测。

    这就是科学前沿所处的位置：处于我们领先理论有效性的边缘。我们进行预测，然后通过实验和观察来测试它们，然后我们约束，修改或扩展我们的想法以适应我们获得的任何新信息。许多人的终极梦想是彻底改变我们构思世界的方式，用更成功和更深刻的东西取代我们现有的理论。



    来自COBE的CMB光谱测量表明，大爆炸的剩余光芒是一个完美的黑体。一种可能的替代解释是反射星光，正如准稳态模型预测的那样，但是预测和观察到的光谱强度之间的差异表明这种替代方法无法解释所看到的情况。但重现我们领先的科学理论的成功并不是一件容易的事，更不用说超越目前的局限。那些迷恋于与强大观察相冲突的想法的人们在放弃他们的首选结论时已经非常困难。

    这是整个科学史上反复出现的主题，包括：在发现宇宙微波背景后，Fred Hoyle拒绝接受大爆炸近40年，Halton Arp坚持认为类星体不是遥远的物体，尽管数十年的数据证明它们的红移不是量子化的，Hannes Alfven及其后来的追随者坚持认为万有引力并不能在大尺度上支配宇宙，等离子体决定了宇宙的大规模结构，即使在无数观察已经驳斥了这个想法之后。虽然科学本身可能是公正的，但科学家却不是。我们可以成为其他任何人都可以认同的认知偏见的牺牲品。一旦我们选择了我们的首选结论，我们就会经常通过动机推理的错误实践来欺骗自己。



宇宙历史的示意图，突出了再电离。

    在恒星或星系形成之前，宇宙充满了光阻的中性原子。虽然大多数宇宙直到5.5亿年之后才会被重新电离，而第一次大波浪发生在大约2.5亿年之后，一些幸运的恒星可能在大爆炸之后形成50到1亿年，而且正确的工具，我们可能会揭示最早的星系。这就是“物理学一次推进一个葬礼”。

    一个新的科学真理并不是通过说服其对手让他们看到光明来取得胜利，而是因为它的对手最终会死去，而新一代的成长则熟悉它。

    许多非科学家（甚至一些科学家）永远不会意识到的一个大问题是：你总是可以扭曲你的理论思想，迫使它们变得可行，并与所观察到的一致。这就是为什么任何理论的关键是提前进行强有力的预测：在进行关键观察或测量之前。通过这种方式，您可以确定您正在测试您的理论，而不是在事后修改参数。



    根据疲劳光假设，我们从每个物体接收的每秒光子数量与其距离的平方成比例下降，而我们看到的物体数量随着距离的平方而增加。物体应该更红，但应该发射恒定数量的每秒光子作为距离的函数。然而，在不断扩大的宇宙中，随着时间的推移，我们每秒接收的光子数量会减少，因为随着宇宙膨胀，它们必须移动更远的距离，并且红移也会减少能量。即使考虑到星系演化，也会导致表面亮度变化，在远距离处变暗，与我们所看到的一致。事实证明，这正是我们如今处理我们今天所拥有的领先宇宙学模型的方式。



    银河平面发射了一些天体物理辐射源（中心），而在该平面上方和下方存在近乎完美的，均匀的辐射背景。现在已经测量了这种辐射的温度和光谱，并且与大爆炸预测的一致性是非同寻常的。然后出现了许多对宇宙起源的竞争性解释，大爆炸有四个明确的基石：

    不断扩大的宇宙，在大爆炸的炎热，密集，早期阶段产生的轻元素的预测丰度，一个剩余的光子发光，比绝对零度高几度，并形成大规模的结构，其结构必须随着距离而演变。现在已经观察到所有这四个，其中后三个是在大爆炸首次提出之后发生的。特别是，在20世纪60年代中期发现剩余的光子发光是临界点。由于没有其他框架可以解释这四个观察结果，现在没有可行的大爆炸替代方案。



    CMB的波动，大规模结构之间的形成和相互关系，以及引力透镜的现代观察等等，都指向同一幅画：一个加速的宇宙，包含并充满暗物质和暗能量。必须考虑提供不同可观察预测的替代方案，但与那里的全套观察证据进行比较。随着一个膨胀的，冷却的宇宙，从热，密集，物质和辐射充满的状态开始，全部由爱因斯坦的广义相对论统治，宇宙如何展开，有许多可能性，但它不是无限的数。宇宙中的内容与其扩张速度如何演变之间存在关系，这极大地限制了可能的内容。

    一旦你接受大爆炸和由广义相对论统治的宇宙，就会有大量的证据表明暗物质和暗能量的存在。这也不是一个新的套件，但是自20世纪70年代以来一直在增加。黑暗能量的主要竞争对手大约15年前就掉了下来，只留下一个宇宙暗物质和暗能量作为一个可行的宇宙论来解释全套证据。



    来自三个独立来源的暗能量约束：超新星，CMB和BAO（这是宇宙大规模结构中的一个特征。）请注意，即使没有超新星，我们也需要暗能量，而且只需要暗能量的1/6。发现的事情可能是正常的事情; 其余的一定是暗物质。

    这是经常被忽视的关键：你必须在评估理论或框架的成败时检查全套证据。当然，你总能找到个别的观察结果，这些观察结果会给你的理论解释带来困难，但这并不意味着你可以用成功解释一个观察结果的东西来代替它。

你必须考虑到一切，加上新观察，加上尚未观察到的新现象。

    这是每个替代方案的问题。宇宙膨胀，宇宙大爆炸，暗物质，暗能量或膨胀的每一种替代方案，都无法解释已经观察到的任何东西，更不用说其余部分。这就是为什么几乎每个工作的科学家都认为这些提议的替代方案仅仅是沙箱，而不是对主流共识的严重挑战。



    如果可以通过恒星形成加热，而不是通过改变的重力加热，可以用暗物质清楚地解释这一点。有确实是星系在那里没有暗物质，但是这是由理论所预测的。事实上，没有暗物质，星系就没有了，  并声称它伪造了暗物质模型。当这些没有暗物质的星系被发现时，同一位科学家立即声称它们与改进的重力一致。但只有暗物质才能解释有关宇宙的全套证据。

    事实上，试图测量宇宙膨胀率的两组不同组之间存在差异。差异为9％，可能代表一组技术的基本错误。更令人兴奋的是，它可能表明暗能量或宇宙的某些方面比我们天真的假设更复杂。但无论如何，暗能量仍然是必要的 ; 唯一的“危机”是人为制造的。



    表观膨胀率（y轴）与距离（x轴）的关系曲线与过去膨胀得更快的宇宙是一致的，但是今天遥远的星系正在加速衰退。这是一个现代版本，比哈勃的原创作品延伸数千倍。注意这些点不形成直线的事实，表明膨胀率随时间的变化。宇宙遵循它所做的曲线的事实表明暗能量的存在和晚期优势。最后，还有宇宙膨胀，宇宙发生在大爆炸之前的阶段，建立了宇宙诞生的初始条件。虽然它经常受到许多人的嘲笑，但通货膨胀从来没有打算成为终极的，最终的答案，而是作为解决大爆炸无法解释的谜题的框架，并做出描述早期宇宙的新预测。

根据这些说法，它取得了巨大的成功。通货膨胀：

    成功复制了热门大爆炸的所有预测，解决困扰非通胀大爆炸的地平线，平坦和单极难题，并制作了六个与旧式Big Bang不同的新颖预测，其中至少有四个现已得到确认。

    通货膨胀期间发生的量子涨落会在整个宇宙中延伸，当通货膨胀结束时，它们会变成密度波动。随着时间的推移，这导致了今天宇宙中的大规模结构，以及CMB中观察到的温度波动。这些新的预测对于证明微调机制的有效性至关重要。

    但我们不能忘记或抛弃广义相对论，不断扩大的宇宙，宇宙大爆炸，暗物质，暗能量或通货膨胀等现有的成功。超越我们目前的理论包括 - 作为强制性要求 - 包含和再现他们的胜利。在一个强有力的替代方案可以达到这个门槛之前，所有关于普遍范式的“大问题”的声明应该被视为它们是什么：意识形态驱动的谩骂没有必要的科学价值来支持它们。