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勒迈特被索尔维会议上的遭遇弄得有些绝望,决定不再进一步推进他的想法。虽然他仍然相信自己的膨胀宇宙模型,但他在科学界没有影响,一点也看不到提倡大爆炸模型的希望,在其他人看来这个理论是愚蠢的。与此同时,世界专注的是爱因斯坦的静态宇宙——它也是一个完全合法的模型,虽然细微调整后的宇宙学常数显得有点做作。从任何方面考虑,静态宇宙都是与人们普遍相信的永恒宇宙的信念一致的,所以任何科学上的瑕疵都被忽视了。
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事后,我们可以看到,这两种模型有着类似的优势和不足,实在是难分伯仲。毕竟,这两种模型在数学上都是自洽的,在科学上是有效的:它们都源自广义相对论公式,也都不与任何已知的物理定律相冲突。然而,二者也都缺乏观测和实验数据的支持。正是这种证据的缺乏,使得科学界被偏见所左右,偏爱爱因斯坦的永恒静态模型而贬抑弗里德曼和勒迈特的膨胀的大爆炸模型。
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事实上,宇宙学家们仍处在神话与科学之间的那种令人不舒服的无人境地。如果他们要取得进展,就必须找到一些具体的证据。于是理论家转向观测天文学家寻求帮助,希望他们能将观察延伸到深空,对这些竞争性模型做出区分,证实一个证伪另一个。天文学家也确实在20世纪的余后时间里建设了更大、更好、更强有力的望远镜,并最终做出了改变我们的宇宙观的关键性观察。
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大爆炸简史:一场伟大的比赛,赛场就是宇宙本身 第3章:大辩论
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已知的总是有限的,未知的则是无限的;从知识上说,我们像是处在一个令人费解的无边海洋中的小岛。我们每一代人的任务就是多回收一点土地。
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——T. H.赫胥黎
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了解宇宙的人越少,对它的解释就越容易。
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——莱昂·布伦士维格
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使用不充分的数据所造成的错误要比根本不使用数据所造成的错误少得多。
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——查尔斯·巴贝奇
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理论会崩溃,但好的观察永不褪色。
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——哈罗·沙普利
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首先,获取事实,然后你才能随心所欲地曲解它们。
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——马克·吐温
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天堂的轮子在你上方,向你展示她永恒的荣耀,但你的眼睛仍然只盯在地上。
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——但丁
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科学包含两个互补的链条——理论和实验。理论家考虑的是这个世界是如何运作的,并建立起描述实在的模型,而实验家则是通过将这些模型的结果与实际进行比较来检验这些模型。在宇宙学领域,爱因斯坦、弗里德曼和勒迈特等理论家已经发展出相互竞争的宇宙模型,但如何来检验它们是个很大的问题:你如何拿整个宇宙来做实验?
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谈到做实验,天文学和宇宙学便被其他学科撇到一边去了。生物学家可以通过触摸、闻味、刺、捅,甚至品尝来感知他们研究的生物对象。化学家可以通过煮、烧和在试管中混合化学物质来更多地了解它们的特性。物理学家可以轻松地增加摆的质量和改变摆的长度来研究摆动为什么呈现这样一种方式。但是,天文学家只能冷眼旁观,绝大多数天体是那么遥远,他们只能通过检测这些星体发出并到达地球的光来进行研究。与主动深入各种各样的实验不同,天文学家只能被动地观察宇宙。换句话说,天文学家只可以看,但无法碰触。
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尽管存在这样严重的限制,天文学家还是能够发现关于宇宙及其中天体的诸多信息。例如,1967年,英国天文学家乔瑟琳·贝尔就发现了一种被称为脉冲星的新型恒星。当她第一次在记录仪上看见规则的光脉冲信号时,她将其标记为“LGM”,即“小绿人”,因为它看上去就像智慧生物播出的一条信息。今天,当她站在讲台上讲授脉冲星时,贝尔·伯内尔教授(她现在被这么称呼)会让听众传阅一条折叠的小纸带。它上面说的是:“在拿起这条纸带的时候,你已经用了数千倍于世界上所有望远镜从所有已知的脉冲星那里收到的能量。”换句话说,像其他恒星一样,这些脉冲星辐射能量,但它们是那么遥远,天文学家经过几十年的密集观察,也才收集到来自它们的这么一点点能量。不过,尽管能量如此微弱,但天文学家已经能够从中推断出有关脉冲星的几个事实。例如,它们表明,脉冲星是恒星生命的最后阶段,是由称为中子的亚原子粒子构成的,其直径一般为10千米,它是如此致密,以至于一小匙脉冲星物质竟重达10亿吨。
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只有通过观察收集到尽可能多的信息天文学家才有可能开始检查理论提出的模型,并检验它们是否正确。而为了检验所有模型中最大的模型——竞争性的大爆炸模型和稳恒态宇宙模型——天文学家将不得不将自己的观察技术推向极限。他们必须建造巨型望远镜,它包含硕大无比的镜面,由几个天文台共同安装调试,设备需要建造巨大的仓室来容纳,选址在深山山顶上。在我们考察20世纪大望远镜做出的新发现之前,我们首先需要了解一下截至1900年的望远镜发展的历史,看看这些早期设备是如何对改变我们的宇宙观做出贡献的。
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