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我最好马上申报兴趣。 西蒙·辛格 (Simon Singh) 是 1997 年这本书的英国作者 费马最后定理,在出版之后,“数学畅销书”这句话不再是一个矛盾的说法。 因此,他为较小的苦力提供了通过撰写有关数学的流行书籍来真正赚钱的机会,我自己也很感激地抓住了这个机会。 尽管我对 Fermat 的书有一些小问题,因此我对 Singh 的态度很好,并拿起了他的最新作品,决心给它带来任何可能的怀疑。
在这种情况下,我认为没有太大的疑问。 Big Bang 是一部非常优秀的科学宇宙学通俗史,其中大部分是关于 20 世纪的,这是该领域大部分重要发展发生的时期。 它以简单的叙述风格编写,最少有难的数学,在五个主要章节的每一章末尾都有两页整洁的摘要说明。 有主要演员生动的人物素描,以及一些有趣的轶事; 但作者的主要目的是告诉我们我们是如何达成公平共识的现状(很少有 总 大科学理论的共识)关于整个宇宙的结构和历史。
除了他必须讲述的特定故事之外,辛格还对当理论发生冲突时会发生的事情进行了一些精美而富有启发性的描述。 在这个话题的历史上,有过三次这样的情况,即两种相互竞争的理论,每一种的合理性都大致相同,争夺至高无上的地位。 辛格展示了在每种情况下如何赢得更好的理论,在科学探究的进展、科学方法的本质以及解决科学争议的手段方面,辛格给了一般读者一个宝贵的教训。 关于这一点,人们谈论和写了很多废话,尤其是反进化论者。 辛格的描述清楚地表明,科学家的普遍性既不是冷酷无瑕的客观性权衡证据的冷酷无情的斯波克先生,也不是决心在最后一搏中捍卫摇摇欲坠的理论的伪宗教教条的冷酷拥护者。 他们是人,具有通常程度的弱点和偏见,不愿放弃一生的信念,但通常在面对令人信服的证据时愿意放弃。
三组碰撞理论对是:
- 我们的太阳系——地心说还是日心说? (最早到 ca. 广告 1700。)
- 星云——在我们银河系内部还是外部? (Ca. 1800 年至 1924 年。)
- 宇宙历史——静态还是动态? (1949 年至 1992 年。)
在每种情况下,双方都有强有力的论据。 事实上,在每种情况下,最终证明更好的理论都处于较弱的证据地位。
星云的例子说明了这一点。 到 19 世纪中叶,天文学家知道我们能看到的所有恒星都属于一个巨大的圆盘,其厚度达数万万亿英里,直径约为其十倍。 但这些随处可见的微弱光晕是什么? 它们是在磁盘内部还是外部? 双方都有很好的证据。 1920 年,美国国家科学院在哈洛·沙普利 (Harlow Shapley) 为“局内人”和 Heber Curtis 为“局外人”之间举办了一场关于这个话题的大辩论。 沙普利在争论中略胜一筹。 然后,仅仅三年后,埃德温·哈勃 (Edwin Hubble) 发表了他关于造父变星的结果,证明这些星云是银河系外的。 当哈勃在初步报告中告诉沙普利他的发现时,沙普利说:“这是一封摧毁我的宇宙的信。”
宇宙历史问题的解决难度更大,部分原因是收集决定性证据的极端困难,部分原因是涉及的个性很强。 遥远的过去和今天的宇宙大尺度结构是否相同? 在遥远的未来会一样吗? 还是整个shebang从一种状态演变为另一种状态? 阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein) 的意见非常重要,他更喜欢静态的宇宙,基于传统和审美理由,并反对他自己的数学本能。 (用广义相对论的方程表示,静态宇宙实际上是 减 在数学上比动态更优雅。)
争论的另一方是神父。 乔治·勒梅特 (Georges Lemaître),来自比利时的罗马天主教神父——现代唯一对宇宙学做出重大贡献的杰出人物。 “你的计算是正确的,但你的物理学是可憎的,”爱因斯坦在 1927 年的索尔维会议上对勒梅特说。 爱因斯坦错了,最后不得不吃乌鸦——六年后,他以真正科学家的绅士谦逊,在谈到勒梅特的宇宙膨胀理论时这样做了:“这是我对创造的最美丽、最令人满意的解释。曾经听过。” 科学伟人在证据问题上的最后一搏教条主义就到此为止。 或者在宗教伟人中,就此而言,勒梅特肯定是其中之一:
勒梅特将他的物理学和他的宗教分开,宣称他的宗教信仰肯定不会激发他的宇宙学。 “数以百计的专业和业余科学家实际上相信圣经假装在教授科学,”他说。 “这很好,就像假设二项式定理中必须有真正的宗教教条一样。”
二战后,这个普遍规则的一个例外出现在 Fred Hoyle 身上,他是一位华丽而古怪的英国宇宙学家,他与 Thomas Gold 和 Hermann Bondi 于 2 年在一个毫无戒心的世界上推出了宇宙历史的稳态理论。稳态是通过假设物质不断产生,对星系衰退的巧妙解释(一个已经无可争议的观测事实) 刮 这种物质在任何地方都以恒定的速度聚集成新的星系,以保持宇宙的整体外观随时间保持不变。
这是一个非常有吸引力的理论,符合当时可用的少数观察事实。 33 年对 1959 位天文学家进行的一项民意调查显示,大爆炸有 11 位,稳态有 8 位,还有 14 位未定。 随着接下来几十年的观察得到完善,很明显大爆炸是更好的理论。 然而,霍伊尔(2001 年)死守着改良版的稳定状态(Steady State)。 矛盾的是,他对宇宙学最持久的印象是他在 1950 年的广播中创造了“大爆炸”一词。
这本书还有很多好故事,我毫无保留地推荐给任何希望了解宇宙学历史或创造史的外行人。 还有一些谜团有待解决,空白有待填补,但目前占主导地位的大爆炸版本确实是一个非常好的理论。 我们还有很多不知道的地方; 但它证明了人类智慧的力量,证明了理性思维无法抑制的好奇心,我们对这个最令人震惊的主题的了解与我们一样多:宇宙的结构、历史和未来前景在大。