大約138億年前,一次大爆炸產生了極其炎熱和緻密的中子和電子海洋。隨著時間的推移,這些粒子開始結合在一起,最終產生了一個原子-氫原子。隨著時間的推移,這個不透明的浩瀚開始冷卻、膨脹、變得透明,成為我們今天存在的宇宙。這就是宇宙大爆炸理論。但是在1月8日,諾貝爾獎獲得者、天文學家埃裡克·勒納認為,宇宙大爆炸理論是完全錯誤的。
宇宙大爆炸理論現在已經被認為是宇宙起源的權威解釋,但大多數人忘記了它仍然是一個理論,而不是被證實的事實。這不是天文學家第一次對大爆炸理論提出異議。因為這個假設很難以證實。相反,科學家只能依賴數學模型和其他理論,包括阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論,來支持宇宙大爆炸理論。這次埃裡克·勒納從6個方面來論述宇宙大爆炸理論的錯誤。
第一個是宇宙的輕元素。宇宙大爆炸理論認為,氦、氘和鋰等輕化學元素在「爆炸」的最初幾分鐘內就開始形成,而較重的元素則起源於宇宙歷史上更晚的恆星。但勒納聲稱,對輕元素的精確觀測顯示,根據大爆炸理論預測的宇宙中元素的數量與實際存在的元素數量之間存在著顯著的差距。例如,大爆炸理論預測,宇宙中大約25%的質量由氦組成。但實際早期宇宙中形成的恆星的氦含量似乎不到該理論預測的一半,鋰含量不到該理論預測的十分之一。
第二個是反物質湮滅。大爆炸理論認為,強烈輻射將產生等量的物質和反物質,粒子-反粒子對的相互湮滅將使倖存物質的密度降至約每立方釐米10的負17次方質子。但是實際宇宙中的物質密度被觀測到至少是每立方釐米10的負7次方質子,比大爆炸的預測高出100億倍以上。為了試圖彌補這一眾所周知的巨大鴻溝,大爆炸理論家們提出了物質和反物質之間一些未知的不對稱,這將導致更多物質的產生。但這在實驗室實驗中從未觀察到過。
第三個是星體亮度。大爆炸理論認為,在任何膨脹的宇宙中,光學錯覺都會使紅移高的星體看起來更大更暗,因為它們的表面亮度與視面積的比率,會隨著紅移而急劇下降。但是實際對數千個星系的觀測,可以發現表面亮度隨距離完全恆定,好像宇宙沒有膨脹。為此,大爆炸理論修正了預測,即假設在遙遠的過去星系要小得多,亮度不變是因為體積有很大的增長。但觀測結果也與這一結論相矛盾,表明沒有足夠的星系合併來滿足所需的亮度增長速度。
第四個是宇宙結構。在大爆炸理論中,宇宙應該是完全平滑和均勻開始。結構從小到大開始,並隨著時間的推移而增長。但隨著望遠鏡深入太空,人們發現了越來越大的星繫結構,這些結構太大了,不可能是大爆炸以來形成的。
第五是宇宙微波背景輻射。宇宙微波背景輻射是大爆炸遺留下來的熱輻射。但是實際觀測中,宇宙微波背景輻射在如此大的尺度上是平滑的,以至於在大爆炸中,我們現在在天空不同部分看到的區域之間達到平衡的時間太少了,甚至沒有太多時間以光速接收彼此的能量。因此大爆炸理論使用一種名為「膨脹」的未知力量,來消除宇宙微波背景輻射所有的不對稱性。儘管宇宙大爆炸理論需要七個自由變量來符合觀測結果,但這個理論實際站不住腳。
第六是暗物質。根據大爆炸的理論,宇宙中必須存在暗物質。特別是對星系運動的觀測,表明這種暗物質並不存在。地球上各種極其敏感的實驗也從來沒有探測到暗物質粒子。此外,如果暗物質存在,它將對星系產生粘性效應,這意味著許多被觀測到的長壽星系群應該根本不存在。然而不幸的是,大多數宇宙學家對這一日益增多的證據的反應並不是認定大爆炸理論是錯誤的,而是增加了新的「參數」和假設,比如暗能量。
勒納是大爆炸理論的長期批評者,他認為宇宙大爆炸理論根本上就是錯誤的,就像皇帝的新衣,但是很多科學家不敢指出這一點。1991年,他寫了一本名為「大爆炸從未發生過」的書,在書中他批評了流行的理論,轉而提出了一個無限古老的宇宙模型。勒納的替代方案只是眾多可與「宇宙大爆炸」相媲美的理論之一,但沒有一款非常流行。例如,穩態宇宙假說表明物質仍在宇宙中創造,因此它是無限的,沒有起點和終點,而黑洞理論則認為宇宙起源於黑洞,每個黑洞中都有不同的宇宙。也有一些人認為整個宇宙都是計算機模擬的。