科学外史II（27）

卡尔·波普尔的“证伪”学说广为东谈主知，即“一个无法证伪（或说明）的表面莫得经验成为科学”，但很多东谈主确信此说之后，往往逆向推理，想固然地以为通盘被咱们视为科学的表面，齐已达到了科学共同体惯常宣示的历练圭臬，事实并非如斯。

天地学离得开念念辨吗？

商务印书馆学术参谋人贺圣遂先生，频年一直费力饱读励我写一册《天地史》让他出书。他饱读励我写的《天地史》中包括了多数天地学除外的内容，我因准备不及，于今未能下笔。其实想写《天地史》的东谈主还不少。比如前几年有个法国东谈主加尔法德（C. Galfard）就写了一册《极简天地史》，可惜那书仅仅一碗放了少许点天地学佐料的文体鸡汤，还被我在书评中揶揄了几句。

要写一册对于天地学的平淡作品，还要让读者在莫得天文体和物理学前置学问的情况下就玩忽大体了解目下的天地学基本主张，细目是极为困难的。霍金在他极负著明的《时期简史》中也谈了不少天地学，有几个东谈主真能读懂？之是以会如斯，是因为天地学这门学问果真太绝顶了。

早期古代好意思丽齐有各自的天地，不外这类天地，在当代科学的态度上来看，只可算“念念辨”的天地——风趣风趣是它们并未建树在履行不雅测或实验考证的基础上。到了古希腊托勒密天文体中的天地，则是一个以地球为中心的球形天地。倒是有了多数履行不雅测依据。哥白尼的日心天地，反而比托勒密的天地愈加“念念辨”——因为它平直拒抗咱们天天看到的太阳东升西落的履行不雅测效果。根据这么的不雅测效果，地心天地正本短长常当然的。

跟着光学千里镜越造越大，当代意旨上的天地学逐渐开启。19世纪下半叶光谱分析时间不测地被运用到天文不雅测中，又使天文体家如虎添翼，他们不错不雅测到太阳系、星河系、河外星系，以致还能知谈恒星的元素组成和里面情状……于是他们启动设想建树不再涉嫌“念念辨”的天地学——可惜事实上直到今天也仍然未能作念到这少许。

爱因斯坦引力场方程中的天地

天地学发展的历史，其实便是一部不雅测和建构的历史。不雅测容易暴露，便是光学千里镜越造越大，其后又有了射电千里镜，不雅测到的对象越来越多，越来越远。建构和念念辨其实并无实质不同，当代的天地学念念辨主要进展为建构数理模子。自从爱因斯坦1915年建议广义相对论之后，建构天地数理模子主要进展为用各式条目和假设来求解引力场方程。一种解对应一种天地模子，迄今死心照旧先后出现过多种天地模子。

当代天地学中的第一个天地模子，是1917年爱因斯坦我方通过解算引力场方程而建树的，平时被称为“爱因斯坦静态天地模子”。由于其时河外星系（星河系外的星系——星河系仅仅星系之一）的退行尚未被发现，是以爱因斯坦的这个天地模子是一个“有物资，无畅通”的静态天地。

同庚，荷兰天文体家德西特（de Sitter）也通过解算爱因斯坦的引力场方程得出了一个天地模子。这个模子亦然静态的，但是允许天地中的物资有畅通。他还建议了“德西特斥力”的主张，试图用来证明其后发现的河外星系退行气候。

1922年，苏联数学家弗里德曼（Friedmann）通过解算引力场方程，也建树了一个天地模子。和前边的静态模子不同，弗里德曼天地模子是动态的，何况是一个推广的天地模子，履行上这照旧是“大爆炸天地模子”的先声。“大爆炸天地模子”中的奇点问题（推广始于物资密度无限大时）在弗里德曼的模子中也照旧出现了，成为尔后历久存在的难题。

1927年，比利时天文体家勒梅特（G. Lemaitre）在弗里德曼天地模子基础上建议了另一个稍有不同的天地模子。平时东谈主们将这类模子中“天地常数”不为零的情形称为“勒梅特模子”，而将“天地常数”为零的情形称为“弗里德曼模子”。

1929年，哈勃（E. P. Hubble）发现了著名的“哈勃定律”：河外星系退行速率与和咱们的距离成正比。这等于宣告各式推广天地模子获取了不雅测凭证，尔后弗里德曼一片的天地模子逐渐占据优势，直至“大爆炸天地模子”在“三大考证”（哈勃红移——便是河外星系退行、氦丰采、3K微波配景放射）的支执下成为最主流的天地公论。

不外，由于任何天地模子齐无法幸免彰着的建构性质，即使“大爆炸天地模子”占据了主流，也并不虞味着其他天地模子的透顶蚀本。

除了上头这些天地模子，还有1948年建议的无演化的“稳恒态天地模子”（以为天地不仅空间均匀各向同性，何况时期上也雄厚不变）、将天地中物资算作压力为零的介质的“尘埃天地模子”、以致还不错包括短缺精准数学描画和表面预言的“品级式天地模子”等等。不外这些模子在结构的合感性、对已有不雅测事实的证明才能等方面，目下齐逊于“大爆炸天地模子”，是以齐无法获取主流地位。

天地学的建构性质

不外，通过求解爱因斯坦场方程造成的天地模子，仍然无法和“念念辨”绝缘，仅仅念念辨有了更为复杂的数理神志云尔。目卑鄙行的天地学竹素中，对各式天地模子（包括“大爆炸天地模子”）的描画，齐还不是平时意旨上的“科学事实”，固然更不是“客不雅事实”。通盘这些描画，齐仅仅一种东谈主为建构的对于咱们外部天下的“图景”云尔。

天地学在今天玩忽获取不受争议的“科学”地位，最清贫的原因，便是求解引力场方程这种活动，果真太富饶“科学”色调了。但是迄今死心的一切天地模子，齐具有彰着的建构性质，大爆炸模子也不例外。因为除了“三大考证”所触及的少数不雅测事实除外，对于天地模子的很多问题，齐远远莫得得到说明。

更为严重的是，从“证伪办法”的态度来看，天地学中的很多结论其实仅仅假说，何况有些假说从根柢上扬弃了被证伪的一切可能性。举例常见的“大爆炸天地模子”所建构的天地故事——平时进展为天地从“附耳射声”降生启动演化的“大事年表”，其中开始几项，常常以“天地的领先三分钟”之类的称呼，在一些科普文章中被津津乐谈。但是唯有对照波普尔的“证伪”学说，“天地的领先三分钟”能被证伪吗？咱们能回到领先三分钟的天地中去吗？即使有了幻想中的时期机器，让咱们得以“穿越”到领先三分钟的天地中去，也只然而飞蛾投火——在那样高能量高密度的环境中不成能有任何生物糊口。

又如，即使是“三大考证”，本人照实是不雅测事实，但对这些事实的证明，也存在无限多的其他可能。比如3K微波配景放射，在“大爆炸天地模子”中被以为是大爆炸所留住的陈迹，但它被组合进别的天地故事中的可能性也系数无法扬弃。何况，既然咱们不成能回到领先三分钟的天地，这一切又怎么证伪或说明呢？

相同的例子还有更多。天地学为咱们所刻画的天舆图景，其实是一种即使在现存科学的最大预测中也仍然恒久无法考证的图景。

我并不反对将天地学视为一门科学，但是，淌若说科学殿堂是有门票的，是需要检票才不错插足的，那么其实它也有不必检票就不错插足的后门——具有“可证伪性”仅仅波普尔以为“应该如斯”，并不老是插足科学殿堂的必要条目。天地学便是这么一个典型的“磋磨户”，莫得门票，未经检票，却早已在殿堂中危坐多年了。

江晓原

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