大爆炸簡史（簡體書）

本書主要講述“大爆炸”理論作為宇宙的開端被逐漸接受的過程，介紹了一些鮮為人知的人物對這個理論所作的努力。這是一場驚心動魄的辯論過程，伽莫夫用打油詩反擊穩恒態已過期，霍伊爾則繼續嘲笑大爆炸模型和那些相信它的人，最終大爆炸理論以良好的預言能力表現出了說服力和包容性。

l大爆炸到底是什么意思？

l每個人都聽說過大爆炸理論，但有多少人敢夸口懂得它？

l為什么宇宙學家相信大爆炸理論是對宇宙起源的精確描述？

那些拼著命也要堅守這種非正統理論的科學家都是誰？

西蒙·辛格，劍橋大學粒子物理博士學位獲得者，前BBC節目制作人，他執導的紀錄片《費馬大定理》獲得英國電影學院獎（BAFTA），同名科普讀物成為暢銷書。同樣暢銷的還有《密碼本》（The Code Book），這是BBC專題系列《保密的科學》的底本。

西蒙·辛格與理查德·懷斯曼在愛丁堡國際科學節（2014）交談

第1章起源

從神話到宇宙學，從史前到1900年

第2章宇宙理論

愛因斯坦的引力理論如何蘊含了宇宙創生的那一刻

第3章大辯論

對宇宙的觀察如何推斷出宇宙的膨脹

第4章宇宙的異端

理論和觀測是如何走到一起給出大爆炸模型的

第5章模式的轉變

各種相互競爭的宇宙學理論之間的戰斗終于結束

第6章尾聲

大爆炸模型的突出問題是什么

附錄：什么是科學？

詞匯表

節選/第3章大辯論到了大辯論這年，沙普利已經確立了自己作為新一代有前途的天文學家的地位，但他還是感到柯蒂斯濃重的陰影籠罩著自己，因此，當他們乘坐的南太平洋列車在亞拉巴馬州拋錨時，他高興地感到終于有機會擺脫對手的恐嚇性做派了。沙普利把時間花在了尋找車廂周圍的螞蟻上，這方面他已經研究并收集了許多年。

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圖39大論戰的兩個主角：年輕的哈羅·沙普利（左），他相信星云位于銀河系之內；資深的希伯·柯蒂斯，他認為星云是獨立的星系，遠在銀河系之外。

當大辯論的夜幕終于降臨時，沙普利的神經已被會議議程的主要事項——長篇大論的頒獎儀式——弄得極度疲勞。對獲獎者的表彰和獲獎者的演講似乎沒完沒了。當時沒有一滴酒可以幫助提振精神，因為禁酒令在那年的早些時候開始生效。在臺下，愛因斯坦低聲對他的鄰座說道：“我剛剛得到了一個關于永恒的新理論。”最后，大辯論終于占據了舞臺中心，當晚的主項正式拉開序幕。沙普利率先開始發言，他給出了星云在銀河系內的理由。在演講中，他依靠兩個證據來支持他的觀點。首先，他討論了星云的分布，它們一般都處于銀河系扁平平面的上方或下方，極少在銀盤平面本身之內，這個帶狀區域就是后來眾所周知的隱帶。沙普利這樣來解釋這種情形，他聲稱星云是一團孕育新生恒星和行星的氣體云。他認為，這樣的云團只存在于銀河系的上方和下方可觸及的地方，并隨著恒星和行星的逐漸成熟而飄向平面的中心。因此，他可以根據銀河系是唯一的星系這一點來解釋隱帶。然后，他轉向他的對手，聲稱隱帶與他們的宇宙模型不兼容：如果星云代表的是穿插在整個宇宙中的星系，那么它們應該出現在銀河系周圍的各個地方。沙普利的第二個證據是1885年曾出現在仙女座星云的一顆新星。顧名思義，新星不是新的恒星，而是一顆原先非常暗淡的恒星在亮度上突然增強的結果，其能源得自對其伴星的盜取。1885年的這顆新星的亮度只有整個仙女座大星云的亮度的十分之一，如果仙女座只是由位于我們銀河系邊緣上的少量恒星構成的話，這一點就非常好理解。但如果仙女座，像他的反對者所聲稱的那樣，是一個自成一體的星系，那么它就將由上千億顆恒星組成，而新星（其亮度是仙女座的十分之一）就會像億萬顆恒星加起來一樣亮！沙普利認為這是荒謬的，因此唯一合理的結論就是，仙女座星云不是一個獨立的星系，而只是我們銀河系的一部分。對于一些人來說，這種水平的證據是綽綽有余了。天文學史專家艾格尼絲·克拉克事先已了解沙普利的證據，并在此之前曾寫道：“現在我們可以信心十足地說，沒有一個稱職的思想家，面對所有這些可獲得的證據，仍堅持認為單個星云是一個與銀河系等級相同的恒星系統。”然而對柯蒂斯來說，事情還遠遠沒有解決。在他看來，沙普利例舉的情形有弱點，他攻擊他的兩個主要論點。兩人都有35分鐘的時間陳述各自的理由，但是他們的風格迥異。沙普利給出的是一個基本上非專業性演講，旨在讓來自不同學科的科學家都能聽懂。而柯蒂斯則從細節上提出了無情的反擊。關于隱帶，柯蒂斯認為，這是一種錯覺。他認為，星云，作為星系，是對稱地點綴在空間各處的，并且遠遠超出了銀河系范圍。依據柯蒂斯的理解，天文學家無法看到銀河系平面內的很多星云的唯一原因，是因為它們的光被占據銀道面的所有恒星和星際塵埃阻斷了。接下來是對沙普利的另一個支柱——1885年的新星——的攻擊。柯蒂斯不認為這里有什么異常。在星云的旋臂里人們已經觀察到許多其他新星，而且它們全都比著名的仙女座新星要微弱得多。事實上，觀測到的大多數星云新星都是這樣極其微弱的，柯蒂斯辯稱道，這證明星云一定是遙遠得令人難以置信，遠遠超出了銀河系的范圍。總之，柯蒂斯不準備僅僅因為一顆35年前的明亮的新星就放棄自己珍愛的模型。柯蒂斯再次重申了他的未經證實的多星系模型：在思想家心目中所形成的概念中很少有比這個想法更重要的了。這就是說，我們，在數以百萬計的恒星所構成的銀河系中的一個恒星的小衛星中的微不足道的居民，可以超越其界限而看得更遠，并看到其他類似的星系，它們的直徑有數萬光年，每一個都像我們銀河系這樣，由上十億顆太陽組成，而且，在我們這樣做的時候，我們正滲透到更大的宇宙中，其距離從五十萬至一億光年不等。柯蒂斯在他的演講中還提出了各種其他證據，有些用于支持他自己的理論，有些用于攻擊沙普利。他相信他已經提出了一個令人信服的理由，并在不久之后寫信給他的家人道：“華盛頓的辯論圓滿收場，我一直認為我的表現相當出色。”但事實是這場辯論沒有明確的勝利者，如果說有那么一點偏向于柯蒂斯的觀點，沙普利也是將其歸因于風格而非實質內容：“我記得，我宣讀我的論文，柯蒂斯介紹了他的論文，可能他不用介紹得很充分，因為他是一個善于表達的人，不怯場。”大辯論對于將注意力集中到一個遠未解決的問題上的成效并不大。但它敏銳地反映了引導進行科學前沿研究的性質，在科學前沿，相互競爭的理論彼此相互校正，所依據的卻只有最薄弱的硬數據。每一方用來支撐自己觀點的意見都缺乏嚴謹、細節和體量，因此太容易被反對者貼上數據有缺陷、不準確或隨意解釋的標簽。除非有人能夠確立一些具體的觀察手段來可靠地給出星云的距離，否則這些競爭性理論都不過是猜測。理論的可接受性似乎取決于其支持者的個性，而不是任何真實的證據。大辯論涉及人類在宇宙中的位置，解決這個問題需要在天文學上有重大突破。一些科學家，如大眾天文學作家羅伯特·鮑爾，認為這樣的突破是不可能的。在《天堂的故事》一書中，他的觀點是天文學家有知識上的局限性：“我們已經到達這樣一個點，人的智力開始無法讓他看清前途，他的想象力已被其試圖實現其已有知識的努力所壓垮。”一些古希臘人在駁斥測量地球的大小或到太陽的距離等可能性時也有過類似的表述。然而，第一代科學家，包括埃拉托色尼和阿那克薩哥拉，發明了一系列能讓他們量度地球和太陽系的技術。隨后，赫歇爾和貝塞爾采用亮度和視差的方法來測量銀河系的大小和恒星的距離。現在，是到了該有人站出來發明一種可以跨越宇宙的衡量標準，一種可以解決星云的真正本質的方法的時候了。

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