本文來自微信公眾號(hao)：，作者：Ethan Siegel

傳(chuan)統(tong)上，宇宙(zhou)學(xue)標準模型認(ren)為(wei)宇宙(zhou)是從一(yi)(yi)次大爆(bao)炸開始的(de)，接著是持續的(de)膨(peng)脹和冷(leng)卻。然(ran)而(er)，最近一(yi)(yi)項新研究發現(xian)，基于一(yi)(yi)種巧妙的(de)數學(xue)技巧，我們可以“縮放”宇宙(zhou)，膨(peng)脹可能(neng)只是一(yi)(yi)種幻覺(jue)。這個想法能(neng)否經得(de)起推(tui)敲呢？

撰文 | Ethan Siegel

翻譯 | 劉航

回(hui)溯 20 世紀 20 年代(dai)，有兩個(ge)并行發展的(de)(de)研(yan)究為我(wo)們對(dui)宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)現(xian)代(dai)理解鋪平了道路(lu)。在理論(lun)方(fang)面，如(ru)果遵(zun)循廣義相(xiang)對(dui)論(lun)，我(wo)們能(neng)推出一個(ge)被物質(zhi)和能(neng)量均(jun)勻填充的(de)(de)宇(yu)宙(zhou)，它將(jiang)不會是靜態和穩定(ding)的(de)(de)，要么膨(peng)脹(zhang)要么坍縮(suo)。在觀測方(fang)面，我(wo)們開始能(neng)觀測到銀河系之外的(de)(de)星系，并可(ke)以確定(ding)（平均(jun)而言(yan)）它們離我(wo)們越遠，相(xiang)對(dui)于我(wo)們的(de)(de)遠離速度就越快。

簡單地(di)將理論與(yu)(yu)觀測結合(he)，膨脹的宇宙(zhou)(zhou)的概念誕生了(le)，并與(yu)(yu)我們(men)相伴至(zhi)今。我們(men)的宇宙(zhou)(zhou)學標準模型(xing)(xing) —— 包括宇宙(zhou)(zhou)大(da)爆炸(zha)、宇宙(zhou)(zhou)暴脹、宇宙(zhou)(zhou)結構的形成以及暗物(wu)質(zhi)和暗能量(liang) —— 都建立在膨脹的宇宙(zhou)(zhou)模型(xing)(xing)基(ji)礎之上(shang)。

但是，膨脹的宇宙是否是絕對必要的，是否還有其他可能？最近，一篇有趣的新論文 [1] 引起了一些(xie)關注，理論(lun)物理學家(jia)盧卡斯?隆布里瑟（Lucas Lombriser）認為，通過對(dui)廣義(yi)相對(dui)論(lun)的方(fang)程(cheng)進(jin)行(xing)一些(xie)變換，可以使(shi)宇(yu)宙(zhou)的膨脹(zhang)(zhang)“消失(shi)”。在他的設想中，觀測到的宇(yu)宙(zhou)膨脹(zhang)(zhang)僅僅是(shi)一種(zhong)幻覺。但(dan)是(shi)，這是(shi)否與(yu)我們已知的科學相符？

物理學的等效

有(you)時我們(men)能意識到，對同(tong)一現(xian)象會存在多種(zhong)不同(tong)的理解(jie)方(fang)(fang)式。如果兩種(zhong)方(fang)(fang)式在物(wu)理上(shang)是等效(xiao)的，那么我們(men)就知道它們(men)之間并沒有(you)區(qu)別，選(xuan)擇哪種(zhong)方(fang)(fang)式僅僅是個人偏好問(wen)題。

• 以(yi)光學為(wei)(wei)例，你可以(yi)將(jiang)光描(miao)述(shu)為(wei)(wei)波(bo)（如(ru)惠更斯所(suo)做）或射線（如(ru)牛頓所(suo)做），在大多數實(shi)驗情況下，這兩(liang)種(zhong)描(miao)述(shu)會得出相同的(de)預測。

• 在量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)物理學領域，量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)算(suan)符(fu)(fu)作用(yong)于量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)波函數，你可以選擇用(yong)波函數描(miao)述(shu)粒子(zi)(zi)(zi)，使其演化(hua)，而(er)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)算(suan)符(fu)(fu)保持不(bu)變；或者(zhe)你可以保持粒子(zi)(zi)(zi)的波函數不(bu)變，而(er)讓(rang)量(liang)(liang)子(zi)(zi)(zi)算(suan)符(fu)(fu)進行演化(hua)。

• 或者(zhe)，就像在(zai)愛因斯坦的相對論(lun)中經常出現的情況一(yi)樣(yang)，想象兩位分(fen)別(bie)擁有時(shi)鐘的觀察者(zhe)：一(yi)位在(zai)地面上，一(yi)位在(zai)移動的火車上。可以用兩種(zhong)不同的視角(jiao)來等價地描(miao)述這一(yi)現象：讓地面處于(yu)“靜(jing)止(zhi)”狀態(tai)，火車上的觀察者(zhe)在(zai)運動中經歷(li)時(shi)間膨脹(zhang)和長度(du)收縮的效應；亦(yi)或是令(ling)火車處于(yu)“靜(jing)止(zhi)”狀態(tai)，地面上的觀察者(zhe)經歷(li)時(shi)間膨脹(zhang)和長度(du)收縮的效應。

正(zheng)如“相(xiang)對”一詞所暗示(shi)的，如果這些情(qing)景彼此(ci)之間給出(chu)相(xiang)同的預測，那么其中任何一個(ge)都與另一個(ge)等效(xiao)。

相對論中的(de)后一種情(qing)景，暗示數學家(jia)常用(yong)的(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)變換可能(neng)給我(wo)們(men)帶來一些(xie)啟發。我(wo)們(men)可能(neng)比較(jiao)習慣用(yong)大(da)約 400 年(nian)前勒內?笛卡爾的(de)方式來考慮坐(zuo)(zuo)標(biao)：方向 / 維度彼此垂直，坐(zuo)(zuo)標(biao)軸具(ju)有相同的(de)尺度，即我(wo)們(men)都學過的(de)笛卡爾坐(zuo)(zuo)標(biao)系。

但笛(di)卡爾坐(zuo)標并(bing)不是(shi)唯一好用的坐(zuo)標系。比(bi)如，處(chu)理(li)具(ju)有(you)軸(zhou)對稱性的物(wu)(wu)體，我們可(ke)能(neng)更(geng)喜歡使用柱坐(zuo)標；處(chu)理(li)關于(yu)中心點(dian)對稱的物(wu)(wu)體，使用球(qiu)坐(zuo)標可(ke)能(neng)更(geng)合理(li)。如果要(yao)處(chu)理(li)的不只是(shi)空間，而是(shi)時(shi)空 —— 其中“時(shi)間”維度(du)(du)在本質上與“空間”維度(du)(du)有(you)著根本不同(tong)的行為 —— 那么使用雙(shuang)曲坐(zuo)標來將空間和(he)時(shi)間聯系起來會(hui)更(geng)加方(fang)便。

坐(zuo)標方法的(de)偉大之處在于(yu)：它們僅(jin)僅(jin)是一種選(xuan)擇。只要(yao)你不改變(bian)系(xi)統背后的(de)基(ji)本物(wu)理(li)原(yuan)理(li)，你完(wan)全可以自由地選(xuan)擇任何你喜歡(huan)的(de)坐(zuo)標系(xi)來描述宇宙(zhou)中的(de)任何事物(wu)。

重新定義坐標：“逆”膨脹宇宙

有一種顯而易見的(de)(de)方(fang)法可(ke)以(yi)(yi)嘗試(shi)應用于膨脹(zhang)的(de)(de)宇宙(zhou)。傳(chuan)統上，我們注意(yi)到束縛(fu)系(xi)(xi)統（如原(yuan)子核、原(yuan)子、分(fen)子、行星(xing)(xing)(xing)，甚至恒星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)統和星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)）中的(de)(de)距離隨時間不(bu)變；我們可(ke)以(yi)(yi)將(jiang)它們作為“標尺”，在(zai)任何(he)給定時刻都可(ke)以(yi)(yi)很好地(di)測量距離。當我們將(jiang)其應用于整個(ge)宇宙(zhou)時，由于我們看到遠處（非(fei)束縛(fu)的(de)(de)）星(xing)(xing)(xing)系(xi)(xi)相互遠離，我們得出結論 —— 宇宙(zhou)正在(zai)膨脹(zhang)，并試(shi)圖(tu)找(zhao)到膨脹(zhang)速(su)率隨時間變化的(de)(de)關系(xi)(xi)。

那么(me)，為什么(me)不(bu)逆向思(si)維，將這些坐標重(zhong)新(xin)定義一下：保持(chi)宇宙中（非束(shu)縛(fu)的(de)）星系之間(jian)(jian)的(de)距離固定，而(er)讓我們(men)的(de)“標尺”和其(qi)他束(shu)縛(fu)結(jie)構隨(sui)著時間(jian)(jian)而(er)縮小(xiao)呢？

這種選擇看起來似乎有(you)些(xie)輕率(lv)，但在(zai)科學中(zhong)，我們(men)通(tong)過改變(bian)看待(dai)問題的(de)(de)(de)(de)方(fang)式，反而(er)能(neng)揭示出在(zai)原視角(jiao)(jiao)中(zhong)不明顯的(de)(de)(de)(de)一些(xie)特征，它們(men)可能(neng)在(zai)新視角(jiao)(jiao)中(zhong)變(bian)得清晰(xi)起來。重新定義坐標的(de)(de)(de)(de)方(fang)法讓我們(men)充滿期待(dai) —— 這正是隆布里瑟(se)在(zai)他(ta)的(de)(de)(de)(de)新論文(wen)中(zhong)所探討的(de)(de)(de)(de)。采用這種逆向(xiang)的(de)(de)(de)(de)視角(jiao)(jiao)，對于那些(xie)最大的(de)(de)(de)(de)謎(mi)題，我們(men)將會(hui)得出什么(me)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)結論呢？

與傳統的宇宙學觀點不同，我們可以將宇宙重新構建為靜態且非膨脹的，相應的代價是：質量、長度和時間尺度，都會發生改變和演化。因(yin)為我們的(de)目標是保持(chi)宇宙的(de)結構恒定，所以(yi)不(bu)能有膨脹、彎曲的(de)空間（其中含有不(bu)斷增長的(de)密度(du)(du)不(bu)均(jun)勻性），因(yin)此(ci)(ci)這些演化(hua)效應需要(yao)對應到其他(ta)地方(fang)。質(zhi)量尺度(du)(du)將不(bu)得不(bu)隨時(shi)空的(de)演化(hua)而演變，距離尺度(du)(du)和時(shi)間尺度(du)(du)也將如此(ci)(ci)。它們必須以(yi)精(jing)確的(de)方(fang)式共同演化(hua)，以(yi)便在將其結合起來描述宇宙時(shi)，它們能構成標準解釋的(de)“逆”。

還有一種(zhong)方法是(shi)同時保持宇(yu)(yu)宙的結構恒定(ding)，以及(ji)質量(liang)尺(chi)度、長度尺(chi)度和(he)時間(jian)尺(chi)度，但代價是(shi)宇(yu)(yu)宙的基(ji)本(ben)常數以某種(zhong)方式共同演化，這樣才(cai)能將宇(yu)(yu)宙的所(suo)有動態都“編(bian)碼(ma)”在(zai)它們之上。

你可能會試圖(tu)反對(dui)上述兩種表(biao)述，因為我(wo)們(men)的(de)(de)(de)傳統觀點(dian)更符合直覺。但正如(ru)我(wo)們(men)之前提(ti)到的(de)(de)(de)，如(ru)果(guo)數學是相同的(de)(de)(de)，且任何觀點(dian)的(de)(de)(de)預測之間沒有(you)可觀測的(de)(de)(de)差異，那么嘗試將它(ta)們(men)應用(yong)于宇宙時，它(ta)們(men)都具(ju)有(you)相同的(de)(de)(de)有(you)效性。

不膨脹的宇宙什么樣？

想要(yao)解(jie)釋宇宙中(zhong)的紅移么？在這個新(xin)的圖像(xiang)中(zhong)，可以用一種(zhong)不同的方(fang)式來解(jie)釋。在標(biao)準的圖像(xiang)中(zhong)：

• 原子經歷原子躍遷；

• 釋放出具有特定波長的光子；

• 該(gai)光子(zi)穿過膨脹的宇宙，在旅途中發生紅移；

• 當(dang)觀察者接收(shou)到它時，它的波長(chang)(chang)比觀察者實驗室中的相同原子躍遷(qian)的波長(chang)(chang)要長(chang)(chang)。

在實(shi)驗室，我們(men)唯一可(ke)(ke)以進(jin)行的(de)(de)觀測(ce)(ce)是(shi)(shi)：測(ce)(ce)量(liang)接收(shou)到的(de)(de)光子(zi)(zi)的(de)(de)觀測(ce)(ce)波(bo)長，并將其與實(shi)驗室光子(zi)(zi)的(de)(de)波(bo)長進(jin)行比(bi)較(jiao)。這(zhe)個過程中有可(ke)(ke)能發生(sheng)電(dian)子(zi)(zi)質量(liang)的(de)(de)演(yan)變(bian)(bian)，普朗克常(chang)數 (?) 的(de)(de)演(yan)變(bian)(bian)，以及（無量(liang)綱的(de)(de)）精細結構常(chang)數（或其他(ta)常(chang)數的(de)(de)組(zu)合(he)）的(de)(de)演(yan)變(bian)(bian)。我們(men)測(ce)(ce)量(liang)的(de)(de)遠處光子(zi)(zi)的(de)(de)紅移，可(ke)(ke)能是(shi)(shi)由于多種不同因(yin)素導致的(de)(de)，而(er)這(zhe)些(xie)因(yin)素之間無法區分(fen)。值得注意的(de)(de)是(shi)(shi)，適當(dang)地擴展(zhan)，這(zhe)些(xie)多重的(de)(de)因(yin)素也將會給引力波(bo)帶來相同類(lei)型的(de)(de)紅移。

同(tong)樣(yang)地，我(wo)(wo)們可以重(zhong)新構建宇(yu)宙(zhou)中結構的增長(chang)方式。通常(chang)，在標準(zhun)圖像中，我(wo)(wo)們從(cong)一個略微(wei)過(guo)密(mi)的空間區域開始，這個區域的密(mi)度略高于宇(yu)宙(zhou)平均密(mi)度。然后(hou)隨著(zhu)時間的推移(yi)：

• 這個區(qu)域(yu)的(de)引力擾動相比(bi)周(zhou)圍的(de)區(qu)域(yu)會(hui)吸(xi)引更多(duo)的(de)物質；

• 導致該區域(yu)的(de)空間膨(peng)(peng)脹速(su)度比宇宙平均膨(peng)(peng)脹速(su)度要慢；

• 隨著(zhu)密度的增(zeng)長，最(zui)終會(hui)越過(guo)閾值，引發引力束縛的條件；

• 這塊區域(yu)開始引(yin)力(li)收縮，并形成(cheng)宇宙(zhou)結構的一部分，如恒星(xing)(xing)團、星(xing)(xing)系，甚至更大的星(xing)(xing)系群。

與其追蹤(zong)宇(yu)宙(zhou)過密區域的(de)演(yan)化(hua)(hua)（某種意義上追蹤(zong)密度場的(de)演(yan)化(hua)(hua)），我們(men)(men)也可以考慮替換為質量(liang)尺度、距離(li)尺度和(he)時間尺度的(de)組合演(yan)化(hua)(hua)。類(lei)似地(di)，也可以選(xuan)擇考慮普(pu)朗克常數(shu)、光速和(he)引力(li)常數(shu)的(de)演(yan)化(hua)(hua)。我們(men)(men)所(suo)看到的(de)“不斷增長的(de)宇(yu)宙(zhou)結構(gou)”可能不是(shi)(shi)宇(yu)宙(zhou)的(de)增長結果，而是(shi)(shi)這些參數(shu)在根本上隨著時間發生(sheng)變(bian)化(hua)(hua)，使(shi)得可觀(guan)測量(liang)（如結構(gou)和(he)其觀(guan)測尺寸）保(bao)持不變(bian)。

如果采取這(zhe)種方法，無論看起來多么不(bu)自然，我(wo)們(men)都可以(yi)(yi)嘗試(shi)重新解(jie)釋(shi)我(wo)們(men)的宇(yu)宙中一些目前(qian)無法解(jie)釋(shi)的特(te)征。例如“宇(yu)宙常數”的問(wen)題，由于某種原因，宇(yu)宙似乎給空間充滿了固有的恒定能(neng)量(liang)密(mi)度(du)的場：這(zhe)種能(neng)量(liang)密(mi)度(du)不(bu)會(hui)隨著宇(yu)宙膨脹而稀(xi)釋(shi)或改變(bian)。這(zhe)個問(wen)題在(zai)很(hen)久(jiu)以(yi)(yi)前(qian)并不(bu)重要(yao)，但現在(zai)很(hen)重要(yao)，因為物(wu)質密(mi)度(du)已經稀(xi)釋(shi)到某個臨界閾值以(yi)(yi)下。我(wo)們(men)不(bu)知(zhi)道為什(shen)么空間具有這(zhe)種非零能(neng)量(liang)密(mi)度(du)，也不(bu)知(zhi)道為什(shen)么它呈現出與(yu)我(wo)們(men)觀測到的暗能(neng)量(liang)一致(zhi)的值。在(zai)標準圖像(xiang)中，這(zhe)是一個無法解(jie)釋(shi)的謎(mi)團。

然而(er)，在(zai)這(zhe)(zhe)種重(zhong)新構造的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)中(zhong)，如(ru)果質量尺(chi)度(du)和距離尺(chi)度(du)按照新的(de)(de)(de)構造進行變化(hua)(hua)(hua)，宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)常(chang)數的(de)(de)(de)值(zhi)與普(pu)朗克(ke)長度(du)的(de)(de)(de)平(ping)方(fang)的(de)(de)(de)倒數之間(jian)存在(zai)關系。并且，普(pu)朗克(ke)長度(du)隨著(zhu)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)演(yan)化(hua)(hua)(hua)而(er)變化(hua)(hua)(hua)，它的(de)(de)(de)演(yan)化(hua)(hua)(hua)是(shi)從觀(guan)察(cha)者(zhe)的(de)(de)(de)角度(du)：我們現(xian)在(zai)觀(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)值(zhi)正是(shi)這(zhe)(zhe)一時刻的(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)值(zhi)。如(ru)果時間(jian)、質量和長度(du)都共(gong)同演(yan)化(hua)(hua)(hua)，那么(me)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)學中(zhong)所謂的(de)(de)(de)“巧合問題”就(jiu)被消除了(le)。任何(he)觀(guan)察(cha)者(zhe)會觀(guan)察(cha)到(dao)他(ta)(ta)們“當(dang)下”的(de)(de)(de)有效宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)常(chang)數，這(zhe)(zhe)是(shi)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)，因(yin)為他(ta)(ta)們的(de)(de)(de)“現(xian)在(zai)”這(zhe)(zhe)個時刻正隨著(zhu)宇(yu)(yu)(yu)宙(zhou)時間(jian)不斷演(yan)化(hua)(hua)(hua)。

在這種情況下(xia)，他們(men)可以(yi)將暗物質(zhi)重(zhong)新解(jie)釋(shi)(shi)為(wei)粒(li)(li)子質(zhi)量(liang)(liang)在早期以(yi)收斂方式(shi)增(zeng)(zeng)加的(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)何效應(ying)(ying)。他們(men)也可以(yi)將暗能量(liang)(liang)重(zhong)新解(jie)釋(shi)(shi)為(wei)粒(li)(li)子質(zhi)量(liang)(liang)在晚期以(yi)發散方式(shi)增(zeng)(zeng)加的(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)何效應(ying)(ying)。令(ling)人興奮(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，重(zhong)新解(jie)釋(shi)(shi)暗物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)不同方法 —— 其(qi)中宇宙膨脹被重(zhong)新解(jie)釋(shi)(shi)為(wei)，軸子標量(liang)(liang)場（作為(wei)已知暗物質(zhi)候選(xuan)粒(li)(li)子）與場相互作用的(de)(de)(de)(de)(de)結果(guo)。軸子標量(liang)(liang)場與其(qi)他場的(de)(de)(de)(de)(de)耦(ou)合引入了 CP 破壞 —— 這是(shi)在我們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)宇宙中產生物質(zhi)-反物質(zhi)不對稱性的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵要素之(zhi)一。

現實的“幻覺”

用(yong)這種方(fang)式思考問題(ti)會帶來(lai)許多有趣的(de)潛在結論，在早期(qi)的(de)“沙盒”階段(duan)，我們不(bu)應該(gai)阻止任何人進行(xing)這種類型(xing)的(de)數(shu)學(xue)探索(suo)。有朝一日，這樣的(de)想法可能成為超(chao)越目(mu)前公認(ren)的(de)宇宙學(xue)標準模型(xing)的(de)理論基(ji)礎的(de)一部分。

然而，即使這在(zai)純(chun)廣義(yi)相對論視角下(xia)是有趣的，大(da)多數現代宇宙(zhou)(zhou)學家也(ye)不會費心考慮這些問題。因(yin)為就算是去實驗(yan)觀察并證明這些重新構造(zao)在(zai)宇宙(zhou)(zhou)尺度是可(ke)以接(jie)受的，它也(ye)與我們(men)在(zai)地(di)球上(shang)已經觀察到的東(dong)西完全矛盾。

例如，考慮以(yi)下(xia)觀點：

• 基本粒子性質，例如質量、電荷、長度或壽命發生變(bian)化，

• 或(huo)者基(ji)本常(chang)數，例如(ru)光速、普朗克(ke)常(chang)數或(huo)引力常(chang)數發(fa)生變化。

我們的宇宙，從可觀測的角度來看，只有 138 億年的歷史。我們在實驗室里對量子系統進行了幾十年的高精度測量，最精密的測量結果顯示電子磁矩的精度達十萬億分之 1.3[2]。如果(guo)粒子性質或基本常(chang)數發生了(le)變(bian)化，那么我們(men)的(de)(de)(de)實驗室(shi)測(ce)(ce)量(liang)結果(guo)也會發生變(bian)化。而(er)根據(ju)盧(lu)卡斯?隆布里(li)瑟等人重新(xin)構造的(de)(de)(de)理(li)論，自 2009 年以來(lai)的(de)(de)(de)約 14 年時間里(li)，我們(men)應該能(neng)從(cong)這些(xie)精確測(ce)(ce)量(liang)中觀(guan)測(ce)(ce)到(dao)數千倍于我們(men)最精細測(ce)(ce)量(liang)精度(du)的(de)(de)(de)變(bian)化：約為十億分之一的(de)(de)(de)差異。

• 電子的磁矩(ju)在 2007 年和(he) 2022 年都經過極(ji)高精度(du)的測量，它們(men)之間(jian)的變化(hua)少于十萬(wan)億分(fen)之一（早期測量精度(du)的極(ji)限），這表明了精細結構(gou)常數并未發生變化(hua)。

• 氫原子(zi)的自(zi)旋翻轉(zhuan)躍遷導致了(le)(le)一個精確波長為 21.10611405416 厘(li)米的射線，其不確定度僅為萬億分之(zhi) 1.4，并(bing)且(qie)自(zi) 1951 年首次(ci)觀察以(yi)來沒有發(fa)生變(bian)化(hua)。隨(sui)著時間的推移(yi)，物理(li)學家對(dui)其進(jin)行了(le)(le)更精確地測量(liang)，這表(biao)明(ming)普朗克常(chang)數并(bing)未(wei)發(fa)生變(bian)化(hua)。

• 而厄(e)缶實驗（E?tv?s experiment），用(yong)于測量慣性質(zhi)量（不受引力(li)常數影響(xiang)）和重力(li)質(zhi)量（受影響(xiang)）之間的等效(xiao)(xiao)性，截至 2017 年已經顯示這(zhe)兩種“類(lei)型”的質(zhi)量等效(xiao)(xiao)性非(fei)常顯著，達到(dao)了一萬(wan)億分(fen)之一。

按照標準觀(guan)點(dian)(dian)(dian)(dian)研(yan)究(jiu)宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)一個顯著特(te)征是：貫穿整個宇(yu)宙(zhou)的(de)(de)(de)(de)(de)歷史，所有(you)(you)在地(di)球(qiu)(qiu)上(shang)適用的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理定律同樣適用于(yu)宇(yu)宙(zhou)中的(de)(de)(de)(de)(de)任何位置和(he)時刻。一個在地(di)球(qiu)(qiu)上(shang)失敗(bai)的(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)學觀(guan)點(dian)(dian)(dian)(dian)，遠不(bu)(bu)如一個在所有(you)(you)物(wu)理系統(tong)都能成功適用的(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)點(dian)(dian)(dian)(dian)有(you)(you)趣。傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)膨脹的(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)觀(guan)點(dian)(dian)(dian)(dian)與地(di)球(qiu)(qiu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理學相符，而另一個替代觀(guan)點(dian)(dian)(dian)(dian)在描述更(geng)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)時表現良好但在地(di)球(qiu)(qiu)上(shang)失敗(bai)，那么我們并不(bu)(bu)能說膨脹的(de)(de)(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)是一個幻覺。畢(bi)竟(jing)，地(di)球(qiu)(qiu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)理學對(dui)我們來說是最真實、能進行最精確測量(liang)和(he)嚴(yan)格檢驗的(de)(de)(de)(de)(de)錨點(dian)(dian)(dian)(dian)。

這(zhe)并不是(shi)說(shuo)發(fa)表這(zhe)種推測(ce)探(tan)索性研究的(de)(de)期(qi)刊(kan) —— 比如《經典和(he)量子(zi)(zi)引力》（Classical and Quantum Gravity）、《高能(neng)物(wu)理學雜(za)志(zhi)》（Journal of High Energy Physics）或《宇(yu)宙(zhou)(zhou)學與(yu)宇(yu)宙(zhou)(zhou)粒(li)(li)子(zi)(zi)物(wu)理學雜(za)志(zhi)》（Journal of High Energy Physics）等(deng) —— 不具有聲譽和(he)高質(zhi)量；實際上它(ta)們(men)是(shi)非常有聲望的(de)(de)。它(ta)們(men)是(shi)特定(ding)領域的(de)(de)專業(ye)期(qi)刊(kan) —— 比起(qi)對實驗的(de)(de)分(fen)析和(he)理解，它(ta)們(men)對（宇(yu)宙(zhou)(zhou)）早期(qi)的(de)(de)理論探(tan)索更感(gan)興趣。無論如何(he)，請繼續探(tan)索標準宇(yu)宙(zhou)(zhou)學（和(he)粒(li)(li)子(zi)(zi)物(wu)理學）的(de)(de)現(xian)實替代方案。但不要假裝拋棄所有的(de)(de)現(xian)實是(shi)一個(ge)可行的(de)(de)選擇。在(zai)這(zhe)里，唯(wei)一的(de)(de)“幻(huan)覺”是(shi)我們(men)觀察到(dao)、測(ce)量到(dao)的(de)(de)現(xian)實，在(zai)理解我們(men)的(de)(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)時，這(zhe)是(shi)非常重要的(de)(de)。

參考文(wen)獻

• [1] Lucas Lombriser 2023 Class. Quantum Grav. 40 155005, DOI: //doi.org/10.1088/1361-6382/acdb41

• [2] Phys. Rev. Lett. 130, 071801 DOI: //doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.071801

作者簡介

Ethan Siegel，天體物理學家、作家和科學傳播者，教授物理學和天文學。自 2008 年以來，其博客“從大爆炸開始”(Starts With A Bang!) 贏得了很多科學寫作獎，包括英國物理研究會頒發的最佳科學博客獎。著有 Treknology：The Science of Star Trek from Tricorders to Warp Drive，Beyond the Galaxy 等。

本文譯自 Ethan Siegel, Could the expanding Universe truly be a mirage? 原文地址：//bigthink.com/starts-with-a-bang / expanding-universe-mirage/，經作者授權刊發于《返樸》。

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