宇宙大爆炸的真實性有多大?
大爆炸
宇宙大爆炸,其觀點:宇宙是在過去有限的時間之前,由一個密度極大且溫度極高的太初狀態演變而來的,並經過不斷的膨脹與繁衍到達今天的狀態。
對於這種風格的介紹,我總覺得和女媧造人有驚人的相似。那麼,這個理論設想有多少的可能是正確的呢?
看了高票回答,不忍手癢啊。可能很多人感興趣為什麼BAO導致星系的分布在4億光年(實際是150Mpc, 4.9億光年)左右有一個峰。。。
首先,默認大家知道CMB和紅移是怎麼回事了,
那麼,CMB的精確時間,大家知道是37.9萬年。
CMB的精確紅移峰值z,大家知道是1100.
那麼。。。把37.9萬光年×(1100+1)=?
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如果用一句話解釋:在不精確的假設條件下,可以近似認為早期宇宙擾動傳播速度(聲速)是光速的,這個傳播一直到宇宙大爆炸之後38萬年左右,聲波的波環半徑膨脹到在數量級上近似是38萬光年,之後傳播突然停止,聲波不再傳播; 在之後宇宙膨脹了約1100倍,導致這個擾動的環擴大到4億光年左右。(但是,這裡面有個錯誤概念,也就是在一開始擾動傳播的時候,認為半徑=光速*時間,這是不正確的,因為沒有考慮宇宙膨脹的影響,僅僅可以用於數量級估計)
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精確計算,定義a=(過去宇宙大小)/(現在宇宙大小)。早期的粒子都是相對論性粒子,其聲速的大小
在z很大條件下,聲速大約是光速的58%。如果你真的看懂我之前的回答:如何計算可觀測宇宙的大小? - 物理學 - 知乎 ,就知道聲速傳播的共動距離,也就是環半徑,並不僅僅取決於速度*時間,而是和可觀測宇宙半徑一樣,也隨著宇宙早期膨脹一起增長,然後定格在z=1100後就不變了。所以公式還是適用的,但是早期宇宙,輻射和物質佔主導,暗能量可以忽略不計。所以
~150Mpc=4.9億光年
Mathematica 驗算:
歷史上這個計算是遠遠領先於觀測到這個峰的,算是對大爆炸理論的一個有力的註腳吧~
宇宙大爆炸理論,提出來的時候,當時還沒有什麼證據。保持質疑也是對的態度。
但是現在都過去一百年了,這套理論的各種預測也都成立了。不少科學家想否證,也都失敗了。在科學體系裡面,也只能接受這個理論。還有許多新發現都在明示宇宙的準確年齡和膨脹速度之類的。如果不看這些東西,或者不去理解,反對的道理都從哪裡拉出來?
一百年來,這已經是個中學生基礎知識,又有大量數據支持。為什麼題主要跟女媧這種傳說比較啊?真的想不通。
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其他回答提到了各種證據和線索。讀者可以參考一下,也可以自己去百度搜一下。。。
我這裡想提供另外一個線索。大概是我個人認為最明顯而且最有說服力的一種證據。
雖然很少有專家之外的人提起,但是盡量解釋吧。當時發現這一點,我也真是一臉懵逼。
實在太obvious了。
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先介紹一個比較基本的東西:
那就是中學物理所學的 Cosmic Microwave Background (簡稱CMB圖)
這個玩意,簡單說,就是宇宙的背景圖。是一種微力輻射,來自宇宙的任何方向。
一直存在,也不變,永遠在任何其它天文對象的背後。包括所有遙遠galaxy(星系)的背後。
CMB是什麼?是大爆炸的圖片,或者大爆炸的影子。大爆炸當時發出來的輻射,永遠都會受到。為什麼?因為膨脹速度大於光速,無論原來的東西跑得多遠了,我們最遠能看到一直都是這個最早的影子。(隨著宇宙的衰老和膨脹,背景圖的頻率會漸漸降低,可是分布完全不變)
更準確地說,是大爆炸發生之後30萬年左右發出的一波輻射。
為什麼?因為宇宙早期還是個物質非常密集的球。所謂「物質」就是我們整個宇宙的各種類型的小粒子,包括能量neutrino、photon之類的。也包括dark matter(黑物質)等等。即使已經膨脹了很多,比一個星系還大,物質還是特別密集,導致平均溫度仍然非常高(幾萬度以上)。那時候的密集程度,誇張到所有的photon(光子)都跟其它物質一樣擠,無法走。輻射本身就是一種光,自然就沒法跑出來。
可是那時候的宇宙球的溫度,基本上就是均勻的。只有一些非常微小的冷熱區別。過了30萬年,通過膨脹,突然有那麼一個時刻,溫度低到5000度左右。奇蹟發生,最早的原子誕生。就是說,能量密度低到粒子能夠融到一塊。這短時間(時刻),光子之類的重量很小的粒子,突然自由了,可以跑掉。因此我們看到的最早的最遠的東西就是這一大批突然跑出來的光子。看不到更早的,或者很難。
這就是CMB。紅綠藍分布,代表的就是當時宇宙球的不同地塊的密度(溫度)。有的地方,稍微冷了一些,或者稍微熱了一些,發出來的光子能量不同。
(但是必須強調,宇宙這次釋放光子,也沒那麼大的能量差異。相差不到1%。當時宇宙密度還是非常均勻的。這張圖很著名,但是故意把這個微小差異放大很多了)
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CMB是宇宙物理學最重要的一個發現之一。頻率等等,也都符合了之前對於大爆炸的各種理論。所以說,CMB本身,已經是大爆炸的最偉大的證據之一。
可是在CMB裡面,還有一些更加神秘的現象。
我這篇要說的就是其中一個小現象:BAO(Baryonic Acoustic Oscillation)。
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BAO是什麼?
也是一個現有理論預測,後來才得證的現象。
專家是這樣推理的:
CMB圖有溫度小差異,所以大爆炸剛發生的時候,已經有一些小差異了吧,物質並沒有完美100%均勻。先忽略什麼原因導致,這到底能說明什麼?
這些宇宙早期密集點,無論跟周圍差距多了少了,也都會發出一些影響,會發出一個「環」。這一些點所發出的「環」,也是一種日已積累的壓力波,因為不同force有所差異。因為影響力(壓力)是倍數發展的,當初小差都會導致這樣的「環」現象。
奇妙在於,這些「環」都是半徑差不多的。都是同步的。
為什麼?因為在宇宙早期,宇宙膨脹的力量高於一切,任何物質現象都是跟著這種膨脹走的。
然後呢?這些環,在30萬年那次大放光子時刻,壓力突然沒了。意味著,這些密度環突然停了,不漲了!仍然繼續膨脹,但是除了重力和膨脹力以外,還沒有任何擴大壓力。
所以,這種環應該相當於我們目前宇宙所觀察到的物質分布?
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理論有了,也可以算出這些環現在的具體規模。期待證明。
重點是,宇宙應該在這個具體規模保留了一種pattern,一種環形象。
(不過,啟發點分布是隨機的,很多環可能是重疊的)
預測這樣的現象:(不過是3D的)
這種東西應該存在於星系規模。按照理論,算出來的應該是:4億光年左右的規模。
這樣要怎麼證明啊?我們所看到的宇宙是這樣複雜的:
各種星系已經演化了幾億年,幾萬億星系,還各種重力互相影響,非常亂。哪裡有球?看不出來。因此,很多人都在著急。
然後 2004年,終於有幾十個人(包括許多華人)統計了全部星系位置,以及之間的距離。
如果存在那種環(球),應該就有更大比例的galaxy是這種距離的(4億光年)。
哎呦,還真有:
https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0501171.pdf
圖上那個凸出來的地方;意義非常大。說明星系分布有一種pattern。
這個pattern,我們不能用眼睛找出來,但是計算機可以算出來。
這就很奇怪,而且只有大爆炸理論才能解釋。
(我知道這不是最主流的證據,可是這種影響整個宇宙結構的事情能夠提前預測,真的好牛逼)
寫寫發現自己寫長了,那等於沒寫,因為看這個不如直接去看書。
這個問題也是挺難答簡略的,但下面這麼長的整個答案的要義大概就是:
1. 宇宙大爆炸是通過物理學理論一個步驟一個步驟的推演而來的,不是非專業人士腦中隨便產生的一個猜想。因此是具有科學上的可靠性的。
2. 但是大爆炸理論的含義僅僅限於物理定律仍然適用的能量和尺度範圍,並不涉及普通人可能認為的數學上真正的無窮小的奇點,因為此前物理定律已經不適用了,不存在科學推論。
看了這些如果你還想稍微多了解一點天體物理學上人們對大爆炸理論的把握到底有多大,可能就需要看下面這個啰嗦的長篇了。
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序言:
首先我想說一下,其他答案的錯誤。
第一,其他答主實際上都完全沒有提到大爆炸的核心理論。
所謂的大爆炸理論是要直接的證明:宇宙的過去一直是在膨脹,因此必須是從無窮小膨脹而來。而完全排除了宇宙曾經是先縮小到一個有限的體積再膨脹至今的這種情況(Bouncing models)。
而哈勃定律僅僅是說明宇宙現在在膨脹,對於宇宙的過去是沒有限定的。因此哈勃定律並不是大爆炸的證據。只是證據的最小一部分——宇宙體積在當今時刻的導數大於零。正是由於拿哈勃定律做答案的人太多,人們才會覺得天體物理學理論完全不靠譜。這絕對冤枉,大爆炸理論是經過嚴格數學推導的。
這個推導是本答案的核心,具體推導在下文 Part c. 位置,請參見下邊的目錄。
第二,有的同學確實了解一些相關知識,說大爆炸核元素生成或CMB觀測(乃至尚未被觀測到的原初引力波)是大爆炸理論的明證。認為,理論預測和現實符合的這麼好,還不是完美的證據嘛,這還有什麼可懷疑的。但是很可惜,這是錯誤的。務請注意,科學結論的因果邏輯。
大爆炸元素生成(科班叫 BBN 即 Big Bang Nucleosynthesis)是首先假設大爆炸理論正確而做出的推演。推演的結果與現實相符,這很好,但僅僅說明理論沒有被證否,而不能作為理論本身的證明。因為你不能排除其他理論符合同樣現實的可能性。
打個比方,你和你爸長得很像,這是有道理的,這個觀測結果對你是你爸的兒子這一理論沒有產生威脅,但並不能因為某個人跟你長得像,就不得不認他做你父親。這是同樣的邏輯,錯不了吧。
真不是開玩笑,很多「科研」人員很容易就犯這個錯誤。先假設自己的理論為真(某人是他爸爸),然後逮著一個觀測跟自己的理論預測符合(他們長得像),就大肆宣揚自己的理論,認為自己對的沒邊了。太多人這麼干。
我拿相對論舉個例子,愛爺爺相信自己的理論,不是因為他做了那個著名的靠近太陽的星星的觀測,如果你去翻歷史就知道,這個觀測事實上由多組人嘗試了很多次,期間被天氣實驗失敗和戰爭打斷,時間跨度非常大(因為要等日食,還要去那個有日食的國家),頭N次試驗都沒得到符合相對論預言的結果。
那麼愛因斯坦為什麼相信相對論。因為他相信相對論的基本假設,光速不變原理和相對性原理,其他的理論都是這兩條原理的推論,原理對,推論就必然對,推論不對必然有原理不對。
(今兒查了一下,廣義相對論有四條假設:1.弱場低速近似下回歸牛頓定律。2. 能量動量局域守恆。 3. 等價性原理——自由落體等價於處於慣性系 4. 廣義協變——坐標變換不改變物理定律形式)
所以實驗驗證,只是在實驗精度內給了你理論與現實符合的上限,但這有可能是湊巧,有可能是歪打正著。日心說建立之初與觀測的符合度並沒有被完善了很久的地心說好,如果只看觀測是否符合理論,那麼地心說分分鐘幹掉日心說(好像從相對論跑題到日心說了)。
所以,真正支持你理論的不是所謂的「符合觀測」,而是推導過程中所使用的那些假設(實際上就是假設的剛性)。每用一條假設,你理論的置信度就要下降一定的值。如果你非常堅信自己假設的正確性,比如從哲學或者數學層次上,證明不滿足這條假設的系統是不自洽的,那麼你才可能認為這條假設對理論的置信度沒有影響(比如你的推導要用到基本數學,1+1=2,使用數學邏輯一般不會被認為存在問題)。然後你就能像愛爺爺一樣,脫離開實驗驗證而相信自己理論的「真實性」。
我再加兩句,什麼是理論的剛性,為什麼剛性是衡量理論「真實性」的唯一標準,有興趣可以看看這篇文章科學與宗教的區別(二)
跑遠了,下面開始正文,比較長。
而且還在編輯中。。。。
============正文=============
沒有什麼理論一定正確。但是我會嘗試給一個精確而足夠令人滿意的答案。
目錄
一、什麼是理論的「真實性」
二、什麼是「宇宙大爆炸理論」
三、「宇宙大爆炸理論」是怎麼推導來的
Part a. 宇宙是各向同性且去中心化的。
Part b. 宇宙在有人類觀測記錄的這幾百年間都在膨脹。(寫到這兒了)
Part c. 宇宙的可知過去一直在膨脹。
Part d. 這一膨脹過程的早期很可能經歷了一個膨脹速度特別快的所謂「暴漲」時期。
四、結語什麼的
一、什麼是理論的「真實性」
題主說「真實性」,下文我都用「可信度」來代替(也叫「置信度」,不過我想盡量寫的白話一點),一般我們會避免使用「真」這個字所組的詞。
那麼什麼是可信度呢?
一個理論如果有兩個邏輯步驟,每個邏輯步驟的可信度為50%,那麼這個理論的整體可信度就是50%*50%=25%
所以下面我來說一下,天體物理學家是如何得出大爆炸這個結論的。其中經歷了哪幾個步驟,每個步驟的可信度是多少,這樣最後一乘,你就得到自己想要的答案了。不過需要注意的是,一個邏輯步驟的可信度並沒有所有人公認的確定值。每一步的可信度你要自己決定。
比如「引力質量等於慣性質量」這個陳述,實驗物理學家會說,沒問題,我們可以通過實驗來確定它的可信度。首先他們會明確定義這兩種質量的概念為某種實驗可觀測量,然後設計實驗來測兩種定義的質量是不是相等,最後如果得到誤差範圍內相等的結果,那麼所做實驗的測量精度就是可信度的下限了。
但是理論物理學家會質疑,你一開始進行的定義也許壓根就存在邏輯漏洞,三體讀者會擔憂你的實驗過程是不是被外星文明所操控,而上帝的子民則會含蓄的向你表露,一切一切實驗結果都是上帝給予你的等等。
所以每個人對同一個邏輯步驟會有不同的信任程度,我只把步驟寫出來,至於你是否相信,對每一步的推導信任多少,就都是個人自己的事情了。
整個科學界也是這樣運行併產生「主流觀點」的,科學界從不產生可信度100%的「正確觀點」,也不會給每個理論註明,該理論的可信度為多少多少。
二、什麼是宇宙大爆炸理論
首先什麼是「理論」?
關於宇宙大爆炸或任何一個理論學說的邏輯推導,都是從觀測開始。人們做實驗或觀測,得到的是一種經驗,當經驗呈現某種模式重複出現時,我們就把這種模式命名(符合某種相互關係,對稱性,守恆性,乃至模式比較模糊的「美」或「簡潔」等等)並作為所謂「對現象的解釋」來傳頌。這樣所有人都面帶微笑,點頭不止。
所以所謂理論即是經驗,而經驗即是故事。當然,科學故事的特殊性在於,它具有特殊的教育意義,而且這種意義可以被驗證。
題主已經提到了宇宙大爆炸的觀點,我再重複一遍基本相同的意思以作明確。
現代宇宙學認為:
a. 宇宙是各向同性且去中心化的。
翻譯成人話就是,不存在一個特殊的宇宙中心,在宇宙內任意位置向任意方向觀察,看到的宇宙是基本一樣的。
b. 宇宙在有人類觀測記錄的這幾百年間都在膨脹。
「在膨脹」的意思就是,心理學時間箭頭(以人對過去未來的感知為時間的定義)和宇宙學時間箭頭(以宇宙的大小作為時間的定義)方向一致。這話說的有點懸了,總之意思就是,你覺得自己活得越老,宇宙就膨脹的越大,不存在你越活宇宙越小的時期。
c. 宇宙的可知過去一直在膨脹。
反過來說,如果我們把時間向回追溯,宇宙就一直在縮小,直到某一刻宇宙密度極大(根據絕熱膨脹理論或者一般叫打氣筒升溫原理,溫度也就極高),以至於已知的全部物理定律失效,於是這一時刻就是人類通過它們已知經驗能推測出的最早歷史。此前的一切通過目前的物理學是不可知的,除非我們知曉了適用於更高密度和能量的世界經驗。而我們目前對於極高能的世界經驗大多是從大型粒子對撞機得來的,這是一種人類製造可重複發生的極高能量環境的機器,目前製造出的最高能量的特徵溫度為太陽核心溫度的10^10倍。也即是說,宇宙是從一個溫度達到這麼高的極高溫度密度的狀態膨脹而來的。而在此之前它是膨脹還是曾經縮小,我們一無所知。但是我們知道,如果已知物理定律失效前宇宙也是膨脹的,而且膨脹速度不變,那麼只需要再追溯微秒量級的時間就抵達宇宙體積為零的時間零點(不一定是微秒,回頭再確定)。
d. 這一膨脹過程的早期很可能經歷了一個膨脹速度特別快的所謂「暴漲」時期。
是真心的特殊的值得作為單獨一條結論的「特別快」..........
這四個結論合起來大概就是一般人所說的「大爆炸理論」了。其中前三個一般天體物理學家會認為把握比較大,而最後一個結論有理由也有風險。下面我們具體說每個結論是如何得來的,以及為什麼認為它們可信度比較高。
三、「宇宙大爆炸」理論是怎麼推導來的
這就涉及到宇宙學。也就是把宇宙作為對象進行研究的學科。這個學科最特殊的一點在於,不能進行任何重複實驗,因為宇宙本身就包含了一切時間和空間。從這個意義上來說,宇宙學不是一門科學而是一個描述。
其次,由於宇宙的複雜性,我們肯定要做一些近似假設,忽略那些影響不大的成分,我們不會考慮你打個噴嚏對宇宙演化有什麼影響。
所以實際上,在宇宙學中,我們把宇宙想像成一個沙盤,或者盒子,裡面雖然裝了各種爛七八糟的東西,但是大致能分成幾類。然後再假設這個盒子里的東西遵循某些已知的規律演化。根據某個時間點宇宙內東西的狀態,就能推知任意時刻宇宙內東西的狀態,也就是宇宙的整個演化過程。
以上描述必然為真,因為這裡不存在任何驗證理論的部分,你只是拿所有已知(可觀測量)作為已知,帶入一個既定的規律,推測全部不可知(不可觀測量)。
這樣看,宇宙學就好像只是一個故事而已,沒有真假可言。但是宇宙學妙的地方在於,你不需要把全部已知放入宇宙學,你可以只放入一部分,而宇宙學自動會告訴你,你沒有放入的那部分應該是怎樣的。然後你會發現,宇宙學所預測的,正好符合你的觀測。而且所有這些參數,你可以帶入任意一些項而得到其他那些項。這就是宇宙學作為一個理論體系的剛性。
而且人類也並沒有掌握全部已知,也就是我們並沒有真的完全觀測記錄現在時刻宇宙中的全部可觀測量。我們只做了一部分,隨著觀測手段的發展會不斷有新的觀測出現。
比如宇宙學曾經在微波背景輻射被發現前成功預言了它,現在宇宙學預言的原初引力波和中微子背景輻射,都是現在的觀測水平尚未能達到的,但是我們預期也許十年以內我們的儀器就將有足夠的精度來探測它們,屆時我們就能知曉觀測和宇宙學的預言是否一致。
如果一致,就說明我們根據之前的觀測代入的已知量,以及我們所假設的演化規律沒有問題,如果不一致,我們就要看看是我們代入的已知量不準確,還是我們使用的規律不準確。
下面我們就從宇宙學的基本假設開始談起。
Part a. 宇宙是各向同性且去中心化的。
「各向同性」與「去中心化」是宇宙學最底層的兩條基本假設。非常重要。一切現代宇宙學結論都是建立在這兩條假設之上的。我分別進行解釋。
首先「各向同性」(isotropic)。
即是說,我們向宇宙各方向看去,觀測結果是非常近似的。
這裡我用地磚來打比方。如果是正方形緊密排列的地磚,那麼你站在房間中心,沿著方形邊界方向和對角方向看去,地磚在你的視野中呈現的樣子不同,使你能明確區分出這兩種情況,而如果是隨機方向不緊密排列的地磚,那麼你向任意方向看去都差不多,你無法分辨方向。這就是各向同性。
相同的詞在材料物理里常有涉及,意思有一點差別。
如果把宇宙當做某種材料,各向同性材料即是說你從任意方向看它是一樣的。比如沒有特定熔點的物質是各向同性的,而有一定熔點的晶體比如冰就不是各向同性的。
而這裡只是強調,你從材料中某個特定點向周圍看是一樣的。而換了一個點後就不保證是否一樣。比如,這個材料可能是圍著某個點圓圈包圍排列的,那麼只有你在圓心的時候才觀測到各向同性,不在圓心就是各向異性。
那麼這個假設有多靠譜呢?我們直接看天就行了。
從地球上向任意方向的天空看去,經過大尺度的平均後,宇宙都是差不多的。比如有些地方有星星有些地方沒有,但是如果你統計足夠大區域內星星的數量,會發現各方向是近似的。
實際上我們數的是距離很遠的星系團數量,而不是離我們相對近的多的恆星。如果你看距離自己很近的地方,一邊有大地,一邊沒有,這是很大的差別。如果你看的遠一點,銀河系內散落著很多恆星,它們形成了一個盤狀結構,在天空上形成分隔了牛郎織女的銀河,銀河的位置光源密集一些,之外的地方稀疏一些,不過已經比天空大地的區別要小的多了。如果我們看的更遠一些,星系和星系團在天空上也只是一個小點,我們可以數它們在天空上一個區域內的數量(比如占月亮那麼大的一個區域)和其他區域做比較,那麼區別就更小。
而且我們知道,光的傳播是需要時間的,所以我們看到的實際上是處於光錐面上的過去的宇宙。我們看更遠的宇宙,也就是看的更早期的宇宙。所以我們不僅能知道宇宙最近一段時間內是各向同性的,還知道宇宙所能觀測到的過去也都是各向同性的。
而且實際上越到過去各向同性的性質就越好。
人類能觀測到的最早的光波就是宇宙微波背景輻射CMB。(更早的電磁波無法觀測不是因為技術限制,而是因為更早期的宇宙不是電中性的,光波無法傳播。例如太陽溫度很高將物質電離為帶正負電的等離子體,就是不透光的,我們無法看到太陽內部。)把CMB觀測結果扣除地球的自行速度造成的多普勒效應、銀河系所發出的輻射、以及個別輻射較強的點源,如附近的星系或超新星爆發等等之後,我們發現CMB的輻射強度波動僅為10^-5量級。所以說在CMB輻射產生的那個早期的宇宙,整個宇宙各個方向的不均勻性只有這麼大。
而現如今,宇宙的均勻性已經大不如前。如果以你觀測的星系團物質密度和宇宙平均物質密度做比較,會發現它們至少相差了一百倍。也就是不均勻性從CMB的10^-5上升了8個數量級。你仰望星空的時候看到的已經是一個一個的星系團而非均勻布滿天空的輻射了。
不過凡事都有例外,天上就是有這麼些活見鬼的區域沒有星星。參見:Incredible image appears to show massive black hole in the sky。出現大區域物質密度反常的這種現象在目前標準宇宙學模型中發生的概率是極小的。目前也沒有很好的解釋。
下面說第二個假設,去中心化。
一般被稱為均勻性假設(homogeneous)。均勻性假設是各向同性假設加上去中心化的必然結果。如果你所在的點向各個方向看都是一樣的,同時你又認為自己所在的點並不特殊,那麼整個世界就是均勻的。
所以關鍵在於去中心化,而這是不可能通過觀測證實的,是純粹的哲學觀點。這是科學近百年發展而來的傾向,即,只要沒有證據證明自己的特殊性,就不事先假設存在這種特殊性而產生推論。
只要沒有證據證明神靈對你的實驗能造成影響,我們就不會在設計實驗時考慮神靈的存在,只要沒有證據證明地球所處的宇宙位置和宇宙其他位置有區別,我們就假設地球處於一個普通的位置,周圍的天空看起來一樣不是因為它們環繞著我們排布,而是因為我們處於均勻分布的宇宙之中。
當然沒有任何證據保證我們所處的位置不特殊,我們的位置完全有可能是特殊的。比如在宇宙大尺度上可能存在密度大一些的區域和密度小一些的區域,我們完全可能在某個大密度區域的中心,這樣我們向四周看去密度都是逐漸減小而且各向同性的。這樣就能做出完全不同的宇宙學模型來解釋一些現有宇宙模型尚未能解釋的現象。有些人正是這樣做的。
但是,這種理論的可信度會比宇宙是均勻的概率小。因為,假設宇宙密度均不均勻是等概率的,那麼當宇宙均勻的時候地球處於任意位置都符合我們各向同性的觀測,而宇宙不均勻的時候,則只有當我們剛巧處於大密度勢井的中心位置才能符合各項同性。
如果搞的嚴謹一點,一般會由貝葉斯概率來考慮一個理論的可信度。根據貝葉斯公式:
一個理論的可信度 = 這個理論假設發生的可能性 * 這個理論與實驗觀測的符合度。
以上兩種理論都與現實觀測符合,然而宇宙不均勻的理論要多乘一個「地球處於勢井中心的概率」,由於這個概率很小,就導致該理論的綜合可信度大大降低。
Part b. 宇宙在有人類觀測記錄的這幾百年間都在膨脹。
首先介紹一下哈勃定律。這個定律大家都知道,有一天人們(注意哦,我寫的是人們而不是哈勃)發現,離我們越遠的星系的輻射紅移效應越嚴重。由此推測,星系與我們的距離越遠,就在以越快的速度遠離我們。速度和距離呈正相關的線性關係:V = H * D(其中 V 為星系退行速度,D 為與我們的距離,H 為哈勃常數)。符合這個陳述的宇宙被我們稱為,正在膨脹。
需要注意的是,這個 H 被稱為常數,是指不同位置的值相同,即根據 Part a. 的均一性假設,在同一時刻宇宙任意位置的哈勃常數是相同的。然而在不同的宇宙時間,這個 H 則是可以變化的,並不是常數,只要各處一起變就不違反均一性假設。換句話說,凡是在符合均勻各向同性性質的宇宙中,哈勃定律都成立。只是 H 的值不一樣罷了。
現在我們來檢查一下,從觀測到紅移和距離的關係,推知宇宙在膨脹的這個陳述有多可信。
似乎有兩個方面可疑。第一,你是如何得知遙遠星系的距離和紅移的,這兩個量你測的對不對、準不準。第二,假設你測量的沒問題,那麼你把紅移替換為退行速度這一步是不是可能有問題。
顯然,遙遠星系的距離測量是非常困難的。你不可能拿個尺子去丈量,稍遠一些的也無法使用三角測距法,只能通過標準長度和標準亮度來估算它們的物理距離。對於那些很遙遠的星系,只有少數特殊情況才可能測得距離,更遙遠的呢,完全沒有任何辦法,這時我們實際上做的,是根據哈勃定律和測得的紅移來反推回距離。這樣得到的距離當然不能被應用於證明哈勃定律。所以說,哈勃定律實際上只在能準確測量距離的較近區域的宇宙被證明。
但是這並不妨礙我們推廣使用哈勃定律,上文已經提到了,根據均一性假設,宇宙各處的哈勃常數是一致的,只要我們測出了較近區域宇宙的哈勃常數,我們就認為全宇宙都具有相同的常數,都符合哈勃定律。
所以距離的測量基本沒有問題。即便你的測量有誤差,大體程線性的結論是沒問題的。
而紅移的測量則比較簡單。比如你知道某種元素的發射吸收線分布特徵,就可以在光譜上把它們辨認出來,再跟其原有頻率做對比就可以得到紅移。由於「紅移」的定義就是譜線移動了多少,所以這裡應該不會存在什麼問題。
主要問題在於,具有紅移是否就一定意味著具有退行速度。
我曾經試圖懷疑過這一點,打破頭也沒想出另一種可能來產生紅移。不過最近竟然聽說了一些還算有可能的可能性,大家也不必嚴肅看待,本文科班為主民科為輔,只為開開腦洞,說明有時候雞蛋里真是能挑出骨頭來的。
這裡是用聲波來類比,我們知道聲波的多普勒效應,如果你聽到聲音頻率變低說明對方在遠離你,但實際上還有另一種可能,也會讓聲音頻率變低,據說在礦洞中就可以體驗這種現象,由於氣壓的變化,當礦井底部的聲音傳到地表時,頻率會變低。
如果你類比的假設電磁波是某種空間超流體的震動效應,那麼空間的密度改變也能造成光波波長的變化,而光源跟你則是相對靜止的。
另外我們知道光子從引力勢井中攀出也是會紅移的,那麼有沒有可能整個宇宙本身就是一個外翻黑洞呢,越接近宇宙邊緣就越靠近這個外翻黑洞。
最後,我們的物理理論能否運用在大尺度上是根本沒有驗證的,我們只是推測地球上人類得到的物理定律不僅適用於太陽系,還適用於整個星系,星系團,超星系團,整個宇宙,不僅適用於現在,還適用於過去未來,適用於宇宙誕生的時刻直到終結,但是這些都只是假設而已,做了這些假設之後我們發現有些觀測和直覺相符,有些不相符,比如得到哈勃定律之前愛因斯坦都認為宇宙是靜態的,觀察到星系旋轉速度曲線反常之前,所有人都認為重子物質就是宇宙中的主要引力源。是因為我們先假設物理定律的普遍適用,才得到宇宙膨脹和暗物質存在這種違反直覺的結論。如果懷疑物理定律在大尺度時空與小尺度時空存在差異,那麼你完全可以得到一個擁有不同形式物理定律的靜態宇宙。
所以宇宙在膨脹這個結論,是建立在宇宙均一性假設(遙遠的地方跟太陽系附近一樣,不會有奇怪的空間密度或重力場)和物理定律普適假設之下的。你要懷疑宇宙在膨脹,就必須要懷疑推導出宇宙膨脹的假設之一。
Part c. 宇宙的可知過去一直在膨脹。
當你看到一個均一各向同性且被自身引力束縛的東西,就像看到一個半空中的球,你就知道它不能是靜止的,要麼它正在上拋,要麼正在下落,因為沒有什麼能使它處於穩定平衡狀態的力,例如一個吊住它的彈簧。
(月亮懸浮著不掉下來是因為它在轉,而旋轉的東西都有中心,不是均一各向同性的,你閉著眼也能區分出自己是站在一個旋轉的圓盤上還是一個加速的列車上,只要四下移動一下就能感受到科里奧利力)
天上的星星也是一樣,宇宙中有引力,也可以有莫名其妙的斥力,但是沒有什麼機制能讓兩者穩定平衡,所以大家要麼正在分散(宇宙膨脹),要麼正在聚集(宇宙塌縮)。
當我們掌握了引力定律之後,就會算加農炮的軌跡,同樣當我們掌握了左右宇宙中物質受力的定律,就會算宇宙的膨脹塌縮歷史。描述這個歷史的公式本質是能量守恆,而起了一個新的名字,叫費德曼第一方程(Friedmann equations),描述宇宙尺度(宇宙的勢能)與尺度變化速度(宇宙的動能)的關係。
F.Y.I. 這裡的尺度就是給宇宙做一個假想標尺,標記各個星系的位置,稱為宇宙標度因子 - Scale factor (cosmology),用字母 a 表示。當星系間全部以符合哈勃定律(Hubble"s law)的方式相互遠離,也就是沒有自行速度的時候,我們定義星系一直處於其原有標尺位置,而標尺系統本身膨脹了。這就是一種簡化問題的定義坐標系的方法,類似拉格朗日坐標系(Lagrangian and Eulerian specification of the flow field),很多地方都會用到。
這個宇宙尺度 a 與尺度變化速度的關係很簡單,可以由牛頓力學推出,也可以由愛因斯坦場方程推出。最後形式是這樣的:
費德曼第一方程的左邊是速度的平方,也就是動能項,右邊是距離的平方,勢能項。動能減勢能等於一個常數,也就是系統總能量,稱為K(負K)。需要通過觀測來確定。
比如根據目前加農炮的高度和速度,我們可以算出它的動能和勢能,從而得出總能量。如果總能量小於零,它的速度就小於逃逸速度,還會落回地面,反之則會逃逸離開地球,如果剛好等於零,那麼它需要無限的時間逃出地球。
宇宙也類比的分為永遠膨脹的開放宇宙(open),膨脹一段時間後塌縮的閉合宇宙(closed),與兩者之間臨界的平坦宇宙(flat)。
為什麼用平坦這個詞???這個詞是從相對論來的。
如果你跟你的朋友從南極沿著不同的經線向北極直線行走,兩人先相互遠離,過了赤道以後就相互靠近。因為你們在一個曲率大於零的球面而不是平面上。
而這就跟你在一個所謂的閉合宇宙中,星系一開始逐漸遠離,經過某個時間點後就逐漸靠攏是一樣的。愛因斯坦說,「質量指導時空彎曲,時空指導質量移動」。如果你發現兩條平行直線交叉了或離散了,說明你不在平直時空之中,而是在曲率分別為正和負的時空中。
如果把K移到等號左邊,就發現,其實費德曼第一方程就是愛因斯坦場方程,
左邊是時空部分(Einstein tensor),右邊是質能部分(energy-momentum tensor)。所以宇宙總能量K在相對論中對應的是整個宇宙的時空曲率(Shape of the universe)。
(這裡插一句後面會接上:由於愛因斯坦場方程的數學性質,可以加入一項宇宙常數而不影響這個方程的解,這就是真空能的理論支持。而真空能是觀測上所發現的暗能量的候選者之一。也就是說真空能和宇宙常數這兩個詞是等價,但與暗能量並不等價,暗能量源於觀測,產生暗能量的源頭可以是有不同性質的別的東西。)
作為數學結論,要求一個宇宙滿足各向同性和均一性之後,它還是可以有曲率的,但只剩下三種可能。就像在二維的情況下,滿足各向同性和均一性的二維面一共有三個:平面、球面和雙曲面(也就是馬鞍面),這些面上的任一點是沒有區別的。三維情況下也只有三種類比的情況,平直宇宙,三維球面的閉合宇宙,和三維馬鞍面的開放宇宙。
但是我們的觀測數據可以證實宇宙的曲率相當接近於零(http://arxiv.org/abs/1502.01589),誤差小於0.5%。所以即便宇宙有曲率,這一項相對物質密度那一項的影響也超不過百分之五。我們就假設曲率為零。
現在我們知道,有一個叫費德曼方程的東西將會幫助我們預言宇宙膨脹史。它是從廣義相對論嚴格推導來的。如果你相信牛頓力學相信廣義相對論在宇宙學的討論中仍然適用,你就可以相信這個公式。那麼以現在觀測的宇宙尺度和膨脹速度為已知條件解費德曼方程就可以得到宇宙的演化歷史,得知過去是否有「宇宙大爆炸」,有什麼樣的「宇宙大爆炸」了。
但真的適用嗎,這個誰也無法保證。我們能確定的只是,廣義相對論對於現在太陽系內物質運動的描述非常精準,沒有探測到任何偏差。但今後完全可能像相對論對牛頓力學進行了修正一樣,相對論本身被修正。
現有理論放到星系尺度,星系團尺度,乃至整個宇宙的尺度無法保證適用。現有理論放到過去的時間也無法保證適用,物理定律可以是隨時間緩慢變化的。最後我們對物理規律的了解僅限於人類能做實驗觀測接觸到的範圍內,對於能量過高密度過大的早期宇宙,我們根本就沒有適用的物理定律。所以即便你相信物理定律的普適性,我們討論的也只是能量密度沒有達到那麼高時候的情況。
現在可以開始解方程了。我們先簡化一下,忽略曲率這一項後得到:
這是一個 a 和 a 的導數 的關係式,但其中密度那一項是隨時間變化的,我們先設法把密度這項也變成 a 的函數。這個很簡單,跟盒子里物質的平均密度一樣,當盒子邊長變為兩倍,體積就變為八倍,物質密度降低八倍。即:
於是我們有
由星系紅移觀測,我們認為現在這一時刻,a 與 a 的導數都是正的(宇宙有正的尺度且這個尺度在變大)。然後我們把時間往回追溯:由於a的導數為正,所以過去的a比現在的a小。由公式可知a越小a的導數就越大,也就是膨脹越迅速。因此過去a的導數永遠比現在大,宇宙過去一直在膨脹。
如果你嘗試實際算一下(假設,求解 )會發現,宇宙尺度因數 a 正比於時間的 2/3 次方,當時間趨近於零時 a 趨近於零。
證畢。
以上的證明是簡化版本,我們知道宇宙中不僅有密度與體積的負三次方成正比的物質,還有光和暗能量什麼的。現在我們簡要討論一下它們。
首先說電磁波,也就是光。雖然光幾乎沒有質量,但是在宇宙中非常常見,還是要仔細考慮一下。
由於紅移會降低它們所攜帶的能量,它們的能量密度隨宇宙尺度的變化是負四次方。如果你要把它們加入方程里公式就改寫為這樣:
然後你只要分別得到目前物質和電磁波的宇宙平均能量密度,帶入到和里一樣解公式就行了。那麼現在這兩個數是多少呢?
普通重子物質的密度是可觀測的。比如不嚴格的講,我們可以通過太陽系銀河系等近域宇宙的經驗,得到星系光度和重子物質之比。然後我們只要觀察天空,數數一個空間區域內發出多少光,就知道該區域內有多少物質(佔大部分質量的是彌散在星系團周圍的氣體)。這樣宇宙內重子物質平均密度就可以實打實的通過觀測求出來。即使我們不考慮冷暗物質,這個值至少也達到了10^-30克每立方厘米(大概就是幾個氫原子每立方米的樣子)。
而當今光子的能量密度只是重子的萬分之一,如果只考慮這兩項,則目前的宇宙是由物質主導的。它的膨脹歷史也幾乎和不加入輻射項的時候一樣。
不過注意到當時間往回追溯的時候,光子密度的增長速度比物質密度要快,所以在過去的某一時刻之前,光子能量密度是大於物質的。但是 a 仍然在分母上,此前的膨脹速度仍然是更快的。如果我們考慮非常早期的時刻,光子能量密度遠大於物質而忽略物質項(radiation-dominated),此時 a 正比於時間的 1/2 次方。
最後,宇宙中是否有可能存在一些奇怪的物質,他們的密度與宇宙尺度有著奇怪的關係,從而導致過去的膨脹速度更低乃至翻轉為收縮呢?
有可能,事實上我們把宇宙中的已知物質,按照它們隨宇宙膨脹而改變密度的指數不同(也就是狀態方程),而大致分為三類:
因為速度遠小於光速而不對宇宙產生壓強的物質(pressureless matter),它們的密度與宇宙尺度的負三次方成正比;接近或等於光速而有一定壓強的輻射或高能粒子(radiation),它們的密度與宇宙尺度的負四次方成正比(因為光子不僅數密度減小了,紅移效應還導致其能量降低,而能量等於質量,所以指數多了一);以及具有負壓強的暗能量(dark energy),以小於二次方成正比(比如真空能或叫宇宙學常數所代表的暗能量就是零次方,意味著不管宇宙怎麼膨脹,它們在真空中密度不變)。
暗能量的存在是有一定觀測支持的。原則上,過高組分的暗能量可能推翻我們的宇宙大爆炸理論。
但實際上,暗物質組分是受約束的,宇宙曲率結合星系最大紅移的觀測與已知物質密度下限能排除這種可能(具體回頭再寫)。而且考慮物質的時候不需要加入暗物質,只要有重子物質就足夠了。所以你相不相信暗物質對我們的結論不會有影響,這裡也就不提暗物質為什麼一定存在? - zhiqiang yan 的回答了。
未寫完,但可能就這樣了
@菜菜 這個嘛……Bounce有話說
怎麼著也應該和盤古開天地比較吧,和女媧造人比算是啥.........
從現在追溯到宇宙演化138億年前大爆炸理論都很正確,更早之前的歷史宇宙學科研人員還在研究,不停地造望遠鏡在太空裡面挖掘線索,所以大伙兒有錢出錢有力出力
謝邀,這個問題我是這樣理解的。關於宇宙真實的起源究竟是怎樣,在我們整個宇宙中都不可能有人見過,所以,一切結論都是由138億年後殘留的蛛絲馬跡來推測。關於宇宙起源,很多人提出了很多假設,且都在自己的假設範圍內尋找證據。但從目前已發現的最有力的宇宙起源殘留痕迹來看,也就是宇宙背景微波輻射和原初引力波,以及一些其他的證據,都指向了一個最有可能的宇宙開端,就是大爆炸和暴漲。談論其真實性有多大似乎並不太恰當,只能說在目前對宇宙的已知情況下,這是最有可能的情況,但也並不排除今後發現更多證據及解釋後其被推翻的可能。就好像馬航失聯客機事件一樣,在事情初期,一切證據皆無的情況下,我們可以做各種猜測,並根據自己的猜測去找線索。但在目前線索越來越多的情況下,綜合考量,才得出了被劫持後墜機的結論,這也許不是最後的真相,但已經很接近了。這就是目前已公布線索的最合理結論,至於可能性有多大?沒人能說清楚。
科學家們都這樣說,我是基本相信的。
但又有太多的疑問和不理解,所以我還是持懷疑態度的。
當你走進地球上的一個空房間,看到一個向上飛的乒乓球,此時你可以選擇如下猜測:
1、神讓乒乓球突然飛起來。
2、乒乓球是落到地上後彈起的。
兩種解釋的差異大概這麼大吧。
還有,題主你的舉例用女媧造人對比大爆炸真的很不恰當,你知不知道有個傳說叫盤古開天闢地?廣義相對論中宇宙很難穩定,容易膨脹或收縮
哈勃觀測星體在紅移
超新星觀測紅移在加速
大爆炸核生成nucleo-synthesis理論有觀測契合度
宇宙微波背景輻射cmb 和理論基本一致
按證據顯示的膨脹倒回去存在一個開始點,從起點開始的理論又有觀測吻合。
至於真實,這是個哲學問題謝邀。誠惶誠恐,雖然手頭工作很多,還是盡量詳細解答。
首先,所謂的大爆炸(big bang)一詞是反對者天文大牛霍伊爾提出來的諷刺性說辭。霍伊爾是穩恆態宇宙模型的創立者和堅定的支持者,而伽莫夫等人的「火球」模型則與其相反,揭示了一個不穩定的宇宙模型。因此要明確,大爆炸不是說真的爆炸,而是一個膨脹過程的誇張體現。
其次,在目前的big bang theory中,大爆炸並不是宇宙的起源。大爆炸是宇宙創生後極短時間內發生的事情,也就是說,宇宙出生在前,大爆炸在後。當然,這個時間間距是非常短的,但是在其中發生了什麼我們完全不知道,四種基本作用力,微觀粒子在這個時間都沒有產生,我們的物理規律也都不適用。
最後,事實上很多哲學宗教對於宇宙的起源都有與大爆炸類似的解釋。但是二者最大的不同是後者是有數據支持的,在科學中,數據就是一切。
科學好像無法描述「真實」,只是描述現象。
而現象有依賴觀察,觀察又有精度。每種科學理論都在「一定程度」上描述真實,但絕對不是真實本身。
≈0.00013%
宇宙間,從根本上說,可能全是曲線圓周運動,小到分子、原子、粒子、夸克,大到衛星、行星、恆星、星系及星系群,也許根本沒有宇宙大爆炸,有的是大旋轉。假設我們面前是個學校運動場,我們站在場邊,場內有許多人在繞圈跑步,當以1分鐘內的秒來觀測,有的人在離我們遠去,有的人在向我們靠近,但在當我們以分鐘為單位來觀測時,他們的距離雖然隨著時間會發生變化,但平均距離一直沒有發生變化。月球圍繞地球一圈是27.3天,地球圍繞太陽轉一圈是一年,太陽系圍繞銀河系轉一圈是兩億兩千六百萬年,那銀河系圍繞某個中心轉一圈是多少億年?當我們以1000萬年、10億年或是更大的時間尺度來觀測宇宙時,也許會發現,曾經遠離我們的星體正在以越來越快的速度飛近我們,而曾經向我們靠近的星體正在遠離我們而去。我們觀測宇宙的時間太短了,觀測的時間尺度太小,觀測到的只是宇宙完整運行規則的一絲碎片,什麼都說明不了。
朝菌不知晦朔,蟪蛄不知春秋。
去雲南旅遊,虎跳峽。氣勢磅礴,恢弘無比。
我在想,對於生活在峽谷湍急處的微生物,肯定覺得這個世界如此磅礴激烈,水這種物質是如此湍急碰撞。而下游的水庫,則完全是另外一副樣子。
我的意思是說,不同區域的宇宙之間的差距,可能遠大於我們的想像。或許一些現象只是偶然,我們卻一味地找一種基礎理論模型描述他。
我依然認為宇宙本質上是簡單的,不捉迷藏的,平坦的(平坦指的是數學和物理不隨時間和空間變化),一切聽起來玄奧的理論,只是因為我們沒懂。想像一下原始人怎麼解釋風雷火電吧,比現在牛逼多了。
我認為大爆炸,只是一種模型。我認為以人類現有的觀測範圍(時間和空間的),無法解釋宇宙的起源,而且也沒必要。
我再舉個例子,有一種微小的生物生長在風扇扇葉上,他說不定會用風扇的運動規律做曆法,甚至基於此建立一系列學說來解釋一些現象,如莫名其妙的離心力。然而有一天風扇被關了,那個世界的理論就崩潰了。。。但是大家不要認為這些學說沒有用,畢竟指導了生活生產,並在一定範圍內行之有效。我覺得所有答案都沒有答到點子上。
題主這樣問,就已經表明了題主根本不懂所謂宇宙大爆炸理論。用最能聽得懂的話來講,《宇宙大爆炸理論》說的是,今天的宇宙看起來很像是起源於一場大爆炸的產物,是對目前人類觀測到的宇宙一個宏觀上的描述,而不是題主望文生義理解的宇宙起源於一場大爆炸。
所以,一切質問「宇宙為什麼會爆炸?」「爆炸之前的宇宙是什麼樣子?」類似這樣的問題,都已經不在《宇宙大爆炸理論》所討論的問題範圍之內了,可以另外開題討論了。
隔行如隔山,我不匿名還不得被噴死……
這個回復是一時頭腦發熱手機打字發出來的,應為我本就不是這個專業的,說我民科真是抬舉我了,但我就是看不慣很多跟宇宙有關的新聞、文學、研究報告里開篇就是「自從宇宙大爆炸以來……」,這個給很多門外漢一種「宇宙大爆炸」已經是真理的感覺。
本想打一長串解釋文字的,想想算了,反正沒人看,如果以後有人能看到我的這個回復,幫我想想,下面這句話錯在哪裡?:
「不信上帝的人,有什麼資格質疑《聖經》?!」
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張三懷疑李四偷了他的斧子,他觀察那李四走路的樣子,像是偷斧子的;看李四的臉色表情,也像是偷斧子的;聽李四的言談話語,更像是偷斧子的,李四的一言一行,一舉一動,無不像偷斧子的。
但是,張三沒證據啊,沒人信他,於是,他請來物理學家張四,張四通過觀察張三每天的活動,得出結論:張三斧子不見之前,李四每次可以挑50斤水,張三斧子不見之後,李四每次可以挑55斤水,所以斧子肯定是他偷的,否則怎麼解釋多出來的那5斤剛好是張三斧子的重量?然後發表《李四偷斧子之重量的變化》在某著名刊物上;
數學家張五一看,有點道理,也去觀察,發現李四現在去更遠的上游挑水,回家時間變長了,肯定有問題!然後羅列了各種數學公式,詳細分析了李四每次行走的長度、速度、規律,著書《李四偷斧子之時間變化》;
張四、張五的發現引起了大家的關注,眾多學者一致認為這是一個偉大的發現,化學家張六、歷史學家張七、文學家張八、動物學家張九紛紛發表文章、著作,論證「李四偷了張三斧子」是個事實。
但是總有不和諧者,例如村裡收破爛的王二就是不信李四偷了張三斧頭,大家對他的質疑嗤之以鼻:
「收破爛的人也配來討論?!」
「先把物理學家張四、數學家張五、化學家張六等人的著作讀完、研究透了再來質疑吧」
「現階段沒有比『李四偷了張三斧子』更合理的假設了,這麼多科學家、學者發現的規律都證明了這一點」在我們晚期智人目前的思維方式中~~、【回溯原因型思維方式】是其中比較重要的1種~~:即當我們觀察到1組現象/數據後會試圖尋找/建立1個【基準點】然後對該現象/數據進行解釋;但是【基準點】本身的解釋又需要新的更為基本的【基準點】、這樣的不斷回溯在我們看來就意味著我們在不斷的【更加深入的理解啦世界】;但是根據我派大友派【心生萬法原理】~~、【回溯原因型思維方式】反過來又會影響到我們觀察到的現象/數據、因此我們就會觀察到越來越多的支持【奇點/大爆炸】的現象/數據~~
宇宙大爆炸的真實性,無法簡單的用一個數據來表達。如果非要,那麼就是無限接近100%。當然這接近100%也並不是客觀的。只限於現在。
說人話的話,宇宙大爆炸只是一個猜想。一個符合現在天文物理的一個假設。如果不能有元素去證明它有絕對錯誤的根本,那它就成立。這個猜想是建立在現在觀測出的無數現實和理論上的。
當然人類對於現在宇宙的認識很有限。基本上都是靠大膽猜想小心求證,由於證據沒多少,恰好也符合猜想,所以猜想就成立了。
就像你看到一個人,ta生了孩子,並且長頭髮,很漂亮,身材也好,那麼你就認為ta是一個女人。事實上這個正確率的確接近100%
那麼宇宙大爆炸猜想也是這麼來的。
如果有一天,有技術能讓男人生孩子,這個時候你同樣看到這麼一個人,你就會考慮ta是一個女人的概率有多大。
那麼宇宙大爆炸也是一樣的,如果有新發現,成立宇宙大爆炸的證據,還有別的可能,那麼你就會想宇宙大爆炸的可能性有多大。
但是你如果想要否定宇宙大爆炸,那就沒那麼簡單了。
你得這麼樣否定:如果有一天,所有的女人都不能生孩子了,那麼你看到的這個人,才會不考慮ta是女人的概率,直接認為ta不是女人。
所以說,由於證據很少,很多證據成立的理論都是另外猜想來的。所以這個宇宙大爆炸猜想恰好包羅了這些證據所帶來的猜想,帶來的猜想。等等一切。
如果以後有宇宙大爆炸不能解釋的,很明確的證據,那麼以後也許會修補宇宙大爆炸假說。讓它去解釋新證據。
除非以後能發現多到數不清的新證據,並且要解釋會自相矛盾,那麼這個假說才會崩盤。
當然也有可能出現別的可能。比如宇宙大爆炸的二象性啊,宇宙大爆炸的局限啊,balabala。
當然未來也許會發現現在的物理學非常渺小,很多東西都不能解釋,所以連局限性都不給,直接推倒重來。詮釋為新的物理學,新的邏輯。現在還成立的所有理論或許會像空中樓閣那樣崩塌。要是真有那麼一天,相對論和量子理論都會被描述為眼界太低所造成的錯誤認知,從而崩盤。
就像現在人把什麼五維十維說的頭頭是道,卻沒什麼證據。什麼時空觀,薛定諤,平行空間多維宇宙都是幻想也說不定。也許根本不存在這些東西。
就像古人研究出的什麼渾天說。放現在來看就是眼界太低。
我說的,是個大邏輯。哲學問題。大家都是靠猜嘛。推薦閱讀:
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