宇宙創造的流行理論是偽科學嗎?

物理學家們爭論暴脹理論是否無法驗證,因此並非真正的科學

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點


一場關於宇宙創造理論——暴脹理論的爭論爆發了。該理論認為,在大爆炸的最初瞬間,宇宙經歷了巨大的指數級增長,然後才穩定下來,以今天觀察到的較慢的膨脹速度進行膨脹。

暴脹理論最初在1980年代初期被提出,很快就流行起來,因為它似乎解釋了可觀測宇宙中令人困惑的特徵。暴脹理論解釋了,據推測,為什麼宇宙在所有方向上看起來都非常相似,但又不是完全均勻的,因為它包含星系和其他物質團塊。

到1990年代初期,一些宇宙學家開始懷疑暴脹理論。“我喜歡暴脹理論,”大爆炸理論的傑出貢獻者大衛·施拉姆在1993年告訴我。但他擔心暴脹理論沒有提供任何獨特的、明確的預測,而這些預測是無法用其他方式解釋的。


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“你不會在暴脹理論中看到這一點,”施拉姆說,“而對於大爆炸本身,你確實看到了。美麗的宇宙微波背景輻射和輕元素丰度告訴你,‘就是這樣。’”換句話說,暴脹理論無法被證偽。根據哲學家卡爾·波普爾的說法,一個理論如果沒有提供足夠具體和精確的預測以至於可以被證明是錯誤的,那就不是真正的科學。

在我1996年的著作《科學的終結》中,我嘲笑暴脹理論是“反諷科學”,它永遠無法被證明為真或假,因此根本不是科學。此後,我繼續抨擊暴脹理論,因為與弦理論(反諷科學的另一個例子)一樣,暴脹理論的問題只會隨著時間的推移而惡化。

弦理論和暴脹理論都有許多不同的版本,它們提供了許多不同的預測。此外,這兩種理論都暗示我們的宇宙只是眾多宇宙之一,而這些宇宙都無法被觀察到。(有關對弦理論和多重宇宙的更多批評,請參閱我最近對弦理論評論家彼得·沃伊特的問答。)

因此,當物理學家安娜·伊賈斯、保羅·斯坦哈特和亞伯拉罕·勒布在二月份《大眾科學》上發表了一篇措辭嚴厲的對暴脹理論的批評,並敦促宇宙學家“考慮關於宇宙如何開始的新想法”時,我感到欣慰。

斯坦哈特的作者身份尤其重要,因為他與阿蘭·古斯和安德烈·林德一起被認為是暴脹理論的發明者。多年來,斯坦哈特一直在表達對暴脹理論的擔憂。例如,請參閱我2014年在這個部落格上對他的問答,其中斯坦哈特說:“科學思想應該是簡單的、解釋性的、預測性的。目前所理解的暴脹多重宇宙似乎不具備這些特性。”伊賈斯等人擴充套件了斯坦哈特長期以來的擔憂。作者斷言:

正如我們目前所理解的那樣,暴脹宇宙學無法使用科學方法進行評估。正如我們已經討論過的,如果我們改變初始條件,改變暴脹能量密度曲線的形狀,或者簡單地注意到它會導致永恆暴脹和多重混亂,那麼暴脹的預期結果很容易改變。單獨或集體而言,這些特徵使得暴脹理論非常靈活,以至於任何實驗都永遠無法證偽它。

我喜歡“多重混亂”這個詞。現在,由33位科學家組成的團隊對伊賈斯、斯坦哈特和勒布的批評進行了強力反擊。該團隊包括暴脹理論的先驅阿蘭·古斯和安德烈·林德,以及史蒂文·溫伯格、愛德華·威滕和斯蒂芬·霍金。在《大眾科學》上發表的一封信中,他們堅持認為暴脹理論是可驗證的,因此是科學的。他們總結道:

在其存在的35年多的時間裡,暴脹理論逐漸成為描述宇宙早期演化及其大尺度結構形成的主要宇宙學正規化。沒有人聲稱暴脹理論已經變得確定無疑;科學理論不會像數學定理那樣被證明,但隨著時間的推移,成功的理論會透過改進的實驗測試和理論進步變得越來越完善。暴脹理論就是如此。在許多選擇參與宇宙學這一充滿活力的分支的科學家的熱情努力的支援下,進展仍在繼續。經驗科學充滿活力,運作良好!

最後那句話給我的感覺像是墳前吹口哨,但請閱讀這封信並自行判斷。在他們的回應中,伊賈斯、斯坦哈特和勒布堅持自己的立場,尤其是關於暴脹理論在經驗上是不可驗證的論點。他們指出:

如果暴脹理論產生了一個多重宇宙,正如一位回應作者(古斯)之前的陳述所說,“任何可能發生的事情都會發生”——那麼談論預測就沒有任何意義……任何暴脹模型都會給出無限多樣的結果,而沒有任何一種結果優於其他結果。這使得暴脹理論對任何觀測測試都免疫。

在他們構想出暴脹理論和絃理論近40年後,它們的狀況比以往任何時候都更糟。這些無法證偽,因此不科學的理論的持續存在是一種令人尷尬的事情,它有可能損害科學的聲譽,而科學界現在承受不起這種損害。現在是時候停止(暴脹理論和絃理論)了嗎?

延伸閱讀:

儘管有引力波發現,我仍然懷疑暴脹理論.

為什麼弦理論仍然甚至不是錯誤的。另請參閱彼得·沃伊特的帖子,附帶更新,關於暴脹理論的爭議。

另請參閱我對物理學家愛德華·威滕史蒂文·溫伯格喬治·埃利斯卡洛·羅韋利斯科特·阿倫森斯蒂芬·沃爾弗拉姆薩賓娜·霍森菲爾德普里亞姆瓦達·納塔拉詹加勒特·李西保羅·斯坦哈特李·斯莫林的問答。

元帖子:霍根關於物理學、宇宙學的帖子

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