宇宙微波背景辐射真的可以证明大爆炸理论是正确的吗？

马海飞

（http://blog.sina.com.cn/gfis 2013年6月30日）

当今支持宇宙大爆炸理论的最主要证据之一就是“宇宙微波背景辐射”。这个背景辐射真的能够证明宇宙是从大爆炸中形成的吗？这个背景辐射的本质到底什么？这些问题值得进一步讨论。

1. 什么是宇宙微波背景辐射？《维基百科》的解释如下：

   宇宙微波背景辐射（又称3K背景辐射）是一种充满整个宇宙的电磁辐射。特征和绝对温标2.725K的黑体辐射相同。频率属于微波范围。

   1964年，美国贝尔实验室的工程师阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊架设了一台喇叭形状的天线，用以接受“回声”卫星的信号。为了检测这台天线的噪音性能，他们将天线对准天空方向进行测量。他们发现，在波长为7.35cm的地方一直有一个各向同性的讯号存在，这个信号既没有周日的变化，也没有季节的变化，因而可以判定与地球的公转和自转无关。

   起初他们怀疑这个信号来源于天线系统本身。1965年初，他们对天线进行了彻底检查，清除了天线上的鸽子窝和鸟粪，然而噪声仍然存在。于是他们在《天体物力学报》上以《在4080兆赫上额外天线温度的测量》为题发表论文正式宣布了这个发现。不久狄克、皮伯斯、劳尔和威尔金森在同一杂志上以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文，对这个发现给出了正确的解释，即：这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射。

   宇宙背景辐射的发现在近代天文学上具有非常重要的意义，它给了大爆炸理论一个有力的证据，并且与类星体、脉冲星、星际有机分子一道，并称为20世纪60年代天文学“四大发现”。彭齐亚斯和威尔逊也因发现了宇宙微波背景辐射而获得1978年的诺贝尔物理学奖。

2. 宇宙微波背景辐射值得注意的几个方面。1）其方向是“各向同性”；2）没有时间上的变化；3）没有空间位置上的变化；4）其本质是一种电磁辐射（波）。

3. 宇宙微波背景辐射与大爆炸理论之间的矛盾。众所周知，无论是什么样的“爆炸”，只有从“爆炸原点”上看才是“各向同性”的。离开爆炸原点，从任何一点上看，爆炸都不可能是各向同性的。也就是说，如果大爆炸的原点（奇点）是产生宇宙微波背景辐射的“辐射源”的话，那么，我们在地球上测到的那个“背景辐射”应该是有具体方向性的。其方向一定指向大爆炸的原点。辐射与物质粒子是不同的。粒子经过长期随机运动最后可以均匀分布在一定的空间里。但是，辐射不行。如果辐射也会随着时间出现与粒子一样的均匀分布的话，我们从地球上测量到的“几亿光年的距离”就毫无意义了。因为光也是电磁辐射。它的传播形式与微波应该没有什么区别。如果大爆炸理论成立，宇宙的中心就是大爆炸的原点。宇宙的膨胀就是以这个原点进行的。如果地球不是那个原点的话（也不可能是那个原点），那么从地球上检测来自爆炸原点的的辐射就好像检测来自太阳的阳光原理是一样的，一定有白天和黑夜之分。只有当接收天线受到辐射的“直接照射”时才能测到准确的结果。然而， 这个背景辐射却没有固定的方向。这不正是说明了宇宙大爆炸的理论不成立吗？

4. 为什么会把宇宙微波背景辐射当成宇宙大爆炸理论的证据？首先值得注意的是，宇宙大爆炸理论是根据爱因斯坦的理论提出的。其次是大爆炸理论出现在宇宙微波背景辐射被发现之前。因为大爆炸理论是根据爱因斯坦的理论提出来的，因此，人们从本能上愿意相信它是正确的。这是出自对爱因斯坦理论的迷信。可是大爆炸理论实在太玄乎，很难说服人。但因为理论物理学家更愿意从数学上而不是现实去证明一个理论的正确与否，于是就专家在宇宙微波背景辐射发现之前通过数学计算得出这样的预测：如果宇宙大爆炸理论成立的话，在今天的宇宙中则会残留有约5_~10k的黑体辐射。但这个预测当时并没有引起多大的重视。可是，当宇宙微波背景辐射被发现之后，那些关心宇宙大爆炸理论的人一下子就把它与那个预测联想到了一起。结果就理所当然地把这个微波背景辐射当成了证明宇宙大爆炸理论成立的证据。尤其是当这个发现被授予了诺贝尔奖之后，人们就把它当成了一个定论不再怀疑。很多物理学家在细节上（数字上）是非常精确的，但在大方向上（原则上）是非常不在乎的。所以，他们根本不在乎背景辐射的各向同性等特征。因此，至今还把它作为证明大爆炸理论成立的证据使用。

5. 应该怎样正确解读宇宙微波背景辐射的存在？这个背景辐射的存在已经是一个不争的事实，但如何解读它才是一个值得讨论的问题。在我看来，它很可能是物质实体与场的统一性中“场”的一个表现形式。也就是说，它是所有一切物质本身所带有的一个属性。只要是物质，就具有这种辐射。至少是在人类可操作范围内的物质是如此。因为我们使用的所有探测仪器和装置都是用物质制作的，因此，这些仪器本身就具有这个辐射。所以，尽管辐射是有方向性的，但对辐射源自身来说，它总是各向同性的。如果检测仪器本身就是辐射源的话，当然检测到的结果就是各向同性，而且没有时间上的变化、也没有空间上的变化。并且它确确实实也是一种电磁辐射。这并不是外部来的辐射。因此把它叫作“宇宙微波背景辐射”是否合适值得商量。也许把它叫作“物质微波背景辐射”更合适。而这个辐射与宇宙大爆炸没有任何关系。这并不是说这个微波背景辐射的发现没有意义。只不过是发现者和其他学者们对它的解释不正确罢了。如果能够对它做出正确解释的话，它的意义可能远比我们想象的更重大。

6. 宇宙微波背景辐射与万有引力现象的共通之处。从现有的数据看，宇宙微波具有万有性。因此把它叫作背景辐射。相比之下，万有引力现象也可以说是一种物质背景现象。也就是说，在宇宙中即使不存在运动，只要有物质存在就不可能不存在万有引力现象。但不管怎么说，宇宙微波背景辐射也好万有引力现象也好，都是人“观察到的现象”。需要指出的是：人所看到的所有现象都是自己精神世界里的东西，而不是客观的真是存在。在“客观的真实存在”转变成“人所看到的现象”的过程中是会走样的。如果要知道看到的现象与真实存在之间有没有差别，我们就必须要对真实存在有全面的了解。并且要消除所有的自相矛盾和问题。否则，我们看到的现象可能就不是真实存在的样子。衡量一个理论是否正确的尺子是客观的真实存在而不是权威学者的权威理论。