汉斯约尔格·法赫尔就是想有人出来证明他的观点不对。作为德国波恩大学的天体物理学教授,他冒宇宙学界之大不韪,声称人们普遍相信的、覆盖天空的微波背景辐射的亮光是宇宙大爆炸(宇宙灼热期的产物)遥远反射的观点是错的。因此,宇宙学界一直认为的,可以通过微波背景中的细微温度涨落了解早期宇宙的观点也是错误的。普通宇宙学家似乎都在做心理测验,而不是做研究。
可想而知,他的观点备受质疑。凯斯西储大学的物理学和天文学教授格伦·斯塔克曼指出:“如果你想用另一种理论替代一种成功的理论,就必须证明你的替代理论有同样全面的解释能力。在这个任务中,法赫尔及其同事没有下应该下的功夫。”法赫尔的观点立足于已在其他系统中得到证明的物理学理论,而且他们也做了一些能被检验的预测。尽管捍卫这一备受争议的观点压力巨大,但这位非传统的理论家仍然坚持他的立场。而无论他是否愿意承认,法赫尔已然成为宇宙学领域的叛逆者。
但事情并非一开始就是这样。法赫尔说,在20世纪七八十年代,他刚进行宇宙物理学研究时,是完全支持传统宇宙大爆炸模型的。那时,他致力太阳风(太阳释出的电子和质子流)及太阳系远端(太阳风撞击星际尘埃的地方)研究,在这些领域做出了重要贡献。他将这个边界区命名为“太阳风层顶”,这正是“旅行者”号行星际探测器正在探索的区域。2005年,法赫尔65岁,他的同事为此组织了一个研讨会,主题为太阳风领域的未解问题。一位在波恩大学的同事称他为“我们领域最聪明的人之一”。
在太阳风领域取得成功的同时,法赫尔还在进行一系列有悖于传统的探究。20世纪90年代,他开始意识到,宇宙微波背景的标准解释中存在奇怪的缺漏。宇宙是块状的,其间有许多巨大空隙,空隙中夹杂着狭窄的、丝状的星系和星系团。然而微波背景的温度非常稳定,其变化在1‰内。宇宙学家通常认为,微波背景的同质性反映了诞生于大爆炸后的宇宙的同质性。一开始,宇宙学家认为宇宙物质是均匀分布的,而现在,对宇宙的认知告诉我们宇宙充满空隙和丝状物。虽然其存在还未被证实,但神秘的暗物质粒子很可能在其中起到凝聚剂的作用。
没人试图通过红外线观察宇宙微波背景辐射,某种程度上是因为这非常困难。
法赫尔认为这仅仅是用一种未知来解释另一种未知,其实应该有一种更简单的解决方案。他说:“如果你真的认为有一个结构化的宇宙,就需要有与主流宇宙学不同的模型。你需要注意宇宙有孔结构和墙结构这一事实。孔结构的扩展不同于墙结构的扩展。所有这些使得宇宙比我们想象的要复杂得多。”
在这种思想的指导下,法赫尔开始寻找一种能顺理成章地解释宇宙何以像未熄灭的余烬那样在空间中四散出柔和的微波。他找到了。法赫尔谈到他的宇宙微波背景模型时说:“没有不可重组的事情。我认为微波背景辐射仅是一种宇宙本来的熵特征。”
优秀的一位。然而,承认他是位好科学家是一回事,接受他的所有观点是另一回事。”尽管她对法赫尔的非传统宇宙学持怀疑态度,但是她认为争论本身很有价值,“只有不断挑战传统观点,科学才能进步发展。所以,继续挑战绝对是件好事”。延伸阅读
由于广义相对论并未完全被证实,已成为科学界主流认识的宇宙大爆炸理论,与其说是建立在严密的物理学理论基础上,不如说是建立在常识的基础上,这些常识就是“热”、“爆炸”、“膨胀”。因此,有不少人认为,这只是一个没有科学实验为基础的猜想,是一个仅仅靠着对几个天文现象(哈勃红移、宇宙背景辐射、氢氦丰度)牵强附会的解释发展起来的理论。
宇宙大爆炸理论对一些天文观测的解释并非完美。首先,天文观测到的宇宙中存在的普通物质比用宇宙大爆炸模型计算出来的多得多。其次,相对论认为,引力对光的影响很大,引力可以将光弯曲已经被观测证实。这就有一个问题:光速在不同的引力空间都一样吗?这个问题的答案将直接影响对哈勃红移的解释。还有,即使一定要将宇宙微波背景辐射解释为大爆炸的余烬,它一定就是整个宇宙大爆炸的余烬吗?会不会是140亿年前终结无序世界的动态黑洞爆炸留下的?氢氦丰度最有意思,宇宙大爆炸理论是根据现有的物理理论结合化学提出的,它当然可能准确无误地预测现有星云的氢氦丰度,但140亿年过去了,一切都没有改变过吗?