大爆炸理论真的要被推翻了吗?可以肯定地说,答案是否定的!或者至少就目前来看,这是极不可能的。然而,就在2022年7月份美国NASA公布了詹姆斯·韦伯望远镜拍摄的第一批深空图像以来,在西方社交媒体上出现了大量故弄玄虚的报道,它们喋喋不休,提出了“詹姆斯·韦伯望远镜的新发现将推翻宇宙大爆炸理论”这一戏剧性的说法。可能很多人对于这个推论不明就里,或许会信以为真。所以对于我们普通大众来说,一定要了解清楚什么是真的,什么是假的,这一点很重要。

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那么,先从詹姆斯·韦伯望远镜说起吧。在2021年圣诞节那天,阿丽亚娜5号重型火箭将詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)顺利送入了太空。JWST是有史以来最昂贵的望远镜,它最拿手的就是在红外波段对宇宙深空天体进行成像。JWST从发射到最终定点入轨花了一个月时间,NASA的科学家和工程师又花了大约六个月的时间对JWST进行调校并准备开启宇宙探索之旅。2022年7月12日,该任务的天文学家发布了韦伯望远镜拍摄的第一批早期宇宙深空令人震撼的图像(称为“韦伯深场”),展示了这个昂贵的天文望远镜的巨大潜力。

韦伯深场

拿到了第一批数据,天文学界就开始分析数据。韦伯望远镜在红外波段成像的能力使其成为了对宇宙自大爆炸开始后不久形成的第一批恒星和星系进行成像的最强大的设施。由于大爆炸发生之后的暴胀,使得宇宙空间膨胀从而拉伸了那些远古恒星的光波长使之偏向光谱的红色端(即红移现象)。光的颜色取决于其波长,紫色(紫外光波段)波长最短,红色(红外光波段)波长最长。因此,这种光的拉伸意味着,新生宇宙的第一批恒星和星系的色调是红色的,只能通过红外光成像才能看到它们,在可见光波段它们不再可见。

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詹姆斯·韦伯望远镜

那么,为什么有些人声称韦伯望远镜拍摄的深空图像能够推翻大爆炸理论呢?其中的关联性到底在哪儿?原来,天文学家经过整理,公布了由韦伯望远镜拍摄的第一批红外波段星系的记录,这些记录中的星系名义上就是在宇宙大爆炸发生之后出现的第一批星系,也即我们宇宙中最早出现的、最古老的星系。根据当前的大爆炸理论,宇宙大爆炸发生在大约138亿年前,预计宇宙需要2亿到3亿年的时间才能逐渐冷却并形成第一批恒星,而最早一批星系的形成则是在第一批恒星形成之后的上亿年内。

韦伯拍摄的车轮星系

在韦伯望远镜的数据公开后不久,一些争论就出现了,这些争论是关于“韦伯深场”中的背景星系的年龄问题。天文尺度的数据分析计算会出现一定的偏差,有人认为那些远古的星系是宇宙大爆炸后4亿年出现的,有人则认为是大爆炸后3.25亿年就出现了。而另外一个研究群体声称其中有一个更古老的星系,它可能在大爆炸后2.25亿年就存在了,还有第三个群体声称观察到一个更早的星系,该星系是在大爆炸后1.8亿年就形成了,早得令人难以置信。

韦伯拍摄的斯蒂芬五重奏星系群

这就是麻烦所在!——宇宙大爆炸理论中预测的形成第一批恒星和星系的时间点,与韦伯望远镜拍摄的最早的星系的年龄,两者在时间上存在很大的差异。试想,大爆炸理论说第一批恒星是在大爆炸发生后2至3亿年才会出现,而“韦伯深空”中最早的星系是在大爆炸后1.8亿年就形成了,而星系的形成不可能早于恒星的形成。不仅如此,目前的大爆炸理论表明,最古老的星系应该非常小,而且它们的形状应该是不规则的,只有随着时间的推移,那些微小的星系会慢慢合并,最终变得更大,就像我们现在的银河系一样。然而,“韦伯深空”中的那些在红外波段可见的星系似乎比理论预测的要大得多,而且形状也更规则和均匀。

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韦伯拍摄的NGC3351星系

这些事实终于引发了一些评论,特别是那些长期以来一直敌视大爆炸理论的人,其中很多都属于有神论者,另外还有支持“宇宙是智能设计”的人,也使用这些数据来断言——大爆炸理论即将被推翻了。

韦伯拍摄的NGC1300星系

对于这样的谬论,主流科学界也作出了回应。第一点,所有涉及“韦伯深场”的研究报告都只是最初步的分析,这些文章被上传到arXiv,这是一个科学文章的在线存储库。虽然这些研究报告都出自知名学者,但这些文章尚未经过同行评审。在经过进一步评审后,有的报告可能会被撤回。因此,所有那些报告中的“发现”仍然是暂时的,并不是最权威的最可信的结论。

韦伯拍摄的南环星云

第二点,在遥远的星系和韦伯望远镜之间存在大量的星际尘埃。任何看过令人叹为观止的日落的人都知道,天空中的尘埃会优先散射蓝光并让红光通过,所以我们看日落中的太阳就是红色的。那么,也许“韦伯深场”中遥远星系所表现的红移不仅是因为宇宙的膨胀,还因为空间中存在大量的尘埃,而虚假的红移量会导致对星系年龄的判断出现偏差。

第三点,由于韦伯望远镜升空不久,调试工作也只经历了很短的几个月,对于一台极其复杂的大型精密设备来说,其光学元件和在线电子设备可能尚未得到正确校准,还未达到最佳状态。另外,操作经验不足也可能导致技术人员在调整信号处理和算法时出现偏差。当然,我相信很多敌视大爆炸理论的人绝对会无视科学界的这些解释,争论和荒谬的传言还将继续出现。夏虫不可语冰,谬论终究是谬论,时间会证明。