宇宙大爆炸不曾发生过？

三十多年以来，最简单的暴胀模型，包括那些出现在教科书中的，第一次出现了与观测严重不符的情况。（环球科学供图/图）

（本文首发于2017年2月23日《南方周末》）

对宇宙微波背景辐射的最新观测引发了科学家对暴胀理论的关注。与观测数据之间的矛盾以及理论自身的问题，让一些天体物理学家对暴胀这个目前最受欢迎的宇宙学图景产生了怀疑，并考虑关于宇宙起源的新理论。

2013年3月21日，欧洲空间局召开了一次国际新闻发布会，公布了普朗克卫星的最新观测结果。这颗卫星以前所未有的精度绘制了宇宙微波背景辐射（CMB）的图谱——所谓的CMB，是指130多亿年前宇宙大爆炸刚刚结束时发出的光。科学家告诉在场的记者，这张新的CMB图谱证实了宇宙学家35年来一直非常重视的理论——宇宙起源于大爆炸，并在随后经历了一次短时间内的超加速膨胀，即暴胀。这次膨胀将宇宙抹得如此之平，以至于几十亿年以后，宇宙在各个方向、各个位置仍然是近乎完全相同的，而且是“平的”，没有像球面那样弯曲。整个宇宙中只有一些微小的物质密度涨落，最终形成了我们周围的恒星、星系和星系团。

这次新闻发布会表露的主要信息是，普朗克卫星数据完美符合最简单的暴胀模型的预言，再一次使人们认识到该理论的坚实可靠。普朗克团队声称，宇宙学这本大书应该要结尾了。

得到普朗克团队公布的最新结果后，本文的三位作者在哈佛－史密森尼天体物理学中心讨论了它的影响。伊尧什是从德国来访问的研究生；斯坦哈特当时正在哈佛大学学术休假，他在30年前曾是暴胀理论的最初设计者之一（但他在后来的工作中指出暴胀的理论基础存在严重的问题）；而勒布作为哈佛大学天文系的系主任，是前两人的接待者。我们三人都很赞赏普朗克团队的精密观测，但我们并不同意他们对数据的解释。恰恰相反，普朗克数据并不支持最简单的暴胀模型，还使得该理论一直存在的基本问题变得更为严重，这使得天体物理学家有新的理由去考虑关于宇宙起源和演化的其他竞争理论。

自那之后的数年中，普朗克卫星和其他探测器收集到了更为精密的数据，使这种状况变得越发明显。然而，即使是现在，宇宙学圈子都还没有冷静、诚实地对待大爆炸－暴胀理论，也未对暴胀是否真正发生的质疑给予足够的关注。相反，宇宙学家似乎乐于接受暴胀拥护者的主张，即我们必须相信暴胀理论，因为对于我们观测到的宇宙特征，只有这个理论能提供简单解释。但正如我们要在下面解释的，普朗克的数据，再加上一些理论问题，已经动摇了这个理论的根基。

暴胀能够告诉我们什么

为了阐明暴胀的问题，我们先和这个理论的支持者保持一致：假设暴胀是正确的。设想有一位先知告诉我们，暴胀确实发生于大爆炸之后不久。如果我们相信先知的话，那么关于宇宙演化，他到底告诉了我们什么呢？如果暴胀确实为我们提供了一个对宇宙的简单解释，那么先知的预言应该也可以告诉我们，从普朗克卫星数据中我们将会看到些什么。

先知的预言能告诉我们的一件事情是，在大爆炸后不久的某段时间内，空间中必须有一小块区域充满着一种奇妙的能量，从而导致这块区域