爱因斯坦在1955年去世之前曾立下过遗嘱，不立墓碑、不开追悼会、把骨灰洒在天空中。爱因斯坦不愿去世后成为人们膜拜的圣人，将他的墓碑看成是二十世纪科学的圣地。他生前从未流露过科学“顶峰论”的想法，从不认为相对论实现了“物理学的终结”，没有发表过近代物理学大厦已经建成，剩下来只是一些修修补补工作之类的言论。近代物理学在十九世纪末经典物理学发生危机的背景下产生，1900年新春之际，著名的英国物理学家开尔文勋爵在送别旧世纪所作的讲演中说到，“19世纪已将物理学大厦全部建成，今后物理学家的任务就是修饰、完美这座大厦了。”伽利略和牛顿等杰出物理学家在17世纪创立了经典物理学，经过18、19世纪的全面、系统和迅速的发展，建成了一个包括力、热、声、光、电学科在内的宏大而完整的理论体系，形成了成熟而完善的三大理论支柱——经典力学、经典电动力学、经典热力学和统计力学。经典物理学概念明晰、逻辑严密、理论完整，对人类的科学认识和工程实践产生了深刻影响。但是，当经典物理学大厦建成之时，在物理学晴朗的天空却飘来“两朵乌云”，第一朵乌云与迈克尔逊实验有关，第二朵乌云与黑体辐射有关。当时在工程实践和物理实验中出现一些新的现象，无法用经典物理学理论给以解释。“两朵乌云”给处于顶峰期的经典物理学带来了危机，也为近代物理学革命的到来点燃了导火索。

迈克尔逊实验否定了光在以太媒介中传播，光速不变原理成为狭义相对论的前提之一，对黑体辐射曲线“紫外灾难”的新解释，对光电效应和原子光谱的新发现导致量子论的产生，人类对物质和能量的认识由宏观进入微观领域。二十世纪初在经典物理学危机的背景下建立的相对论、量子论和信息论不是简单地推翻经典物理学的大厦，而是在这个大厦的基础上重建了一座更加宏伟精美的现代物理大厦。2015年和2016年，物理学界“大张旗鼓”地纪念爱因斯坦的广义相对论发表100周年，这是人类社会和科学技术发展最迅速的100年,也是物理学“改头换面”的100年。十九世纪末发生的物理学危机与革命,建立了相对论和量子论,完成了从经典物理到现代物理的转换。从二十世纪二、三十年代以来,现代物理学在深度和广度上有了进一步发展,产生了大量交叉和边缘学科,人类对物质本质和运动规律有了更深刻的认识。就像经典物理学不能解释所有观测到的物理现象一样，相对论和量子论也不会达到物理学的顶峰，近现代物理学的大厦虽已基本建成，但没有完工，科学家对物理世界的理解还未达到终点，一些基本的、原则的问题有待进一步的解决。

广义相对论是现代宇宙学的理论基石，广义相对论经历了100多年严格而精确的检验，现在在天文观测领域对广义相对论进行的每一次最严格的检验都被认为是“最后的检验”。应该说没有一种比广义相对论更好的解释宇宙运行的理论，尽管如此，科学家对宇宙学的争议远远多于对广义相对论的“各持己见”。20世纪的宇宙学取得了重大的成就，有关宇宙形成最有影响力的一种学说是“标准模型”理论。标准宇宙模型或大爆炸宇宙模型是二十世纪四十年代提出的，经过半个多世纪的发展，形成了占宇宙学主流地位的完整而精确的理论体系。标准宇宙模型建立在近代广义相对论和量子论宏大而坚实的基石上，与天文观测的一些基础数据相一致，它的形式简单、内容深刻。宇宙经历了从热到冷、不断膨胀的演化史，最初从极高温度下突发膨胀而创生，在在创生后的极短时间内发生了暴涨，宇宙中所有物质粒子从量子涨落和高温辐射中产生，随着时空不断地膨胀和降温，经过了4亿、5亿、或6亿年的“黑暗年代”，物质粒子开始在引力作用下汇聚成团，第一批恒星和星系开始诞生，宇宙进入“二次电离”的星光灿烂、星空辉煌的时期。经过137多亿年的演变，在一个“小小寰球”的地球上创生了万物之灵的人类。大爆炸宇宙模型得到了几项天文观测的证实，但是，远没有到广义相对论那种“终极检验”的程度，大爆炸宇宙学大厦的框架不够结实牢固，广义相对论和粒子物理学的新进展和新的天文发现有可能需要更换其中的框架，大多数物理学家希望做些“查遗补漏”的工作，有些物理学家则主张“拆梁换柱”。难道在二十一世纪宇宙学大厦的天空上出现了“乌云”？物理学家将迎来标准模型理论“破旧立新”的机遇？

宇宙学标准模型以广义相对论和现代天文观测为依据，几项主要的天文观测包括哈勃在1929年发现的宇宙膨胀，天文学家哈勃通过天文望远镜的观测，发现了“哈勃定律”，即：星系谱线红移量与星系同地球之间的距离成正比。河外星系都在离开我们，向远方退行，距离越远的星系远离我们的速度越快，这生动地展示了一幅宇宙膨胀的图景。哈勃时代的望远镜简陋而粗糙，不能精确地测定河外星系的退行速度，通过现在的哈勃望远镜等观测仪器，天文学家不仅容易发现河外星系的退行，而且能够精确地测定河外星系远离我们的速度、或哈勃常数。尽管有哈勃太空望远镜和未来的詹姆斯·韦伯太空望远镜，但是，现在的天文学家测定的哈勃常数仍然有较大的差异，比如：2016年4月，约翰·霍普金斯大学的物理学家亚当·里斯带领的科学团队发现宇宙膨胀的速度要比此前根据欧洲普朗克卫星计算得到的数值超出了8%左右。2016年10月，牛津大学物理学家苏比尔·萨尔卡尔教授率领的天文团队发现宇宙处于恒定的膨胀速度，并未在暗能量的作用下加速膨胀。

证明标准模型的天文观测包括宇宙微波背景辐射，它是宇宙“大辐射”留下的遗迹。天文观测证明了宇宙在演化早期留下微波背景辐射的理论预测，在早期宇宙的演变中经历过辐射和物质完全退耦的阶段。包括宇宙元素的丰度，宇宙中的主要元素物质氢和氦在大爆炸的高温环境中形成，第一代恒星由这些元素组成。时常看到天文学家发现“第一代恒星”的科技报道，即使他们没有发现真正的第一代恒星，但是，早期恒星含有很少的金属元素。尽管宇宙物理学家对宇宙理论“标准模型”的看法不一，他们却普遍认可其中的一些共同特征，诸如：不存在一个恒稳的、静止的宇宙，哈勃和现代的天文学家基本证实了宇宙的膨胀；从现在的宇宙向它的过去追溯，可以找到一个最小的“膨胀点”，那是一个极高温、极高密的宇宙起始点；为了解释我们的宇宙为何如此均匀、各向同性、超大空间等现象，需要建构宇宙早期暴涨理论，阿兰·古斯提出的暴涨论难以得到观测的检验，给天体物理学家留下很大的想象空间；宇宙微波背景辐射的发现是标准模型理论最有力的证据；物质元素丰度的观测可以解释宇宙化学元素的构成；1998年发现的宇宙加速膨胀现象证明了暗能量的存在；1932年，瑞士天文学家弗里兹·扎维奇最早提出暗物质的证据。直到今天，物理学家仍然在探索暗物质和暗能量的本质，两种天体物理概念形成了二十一世纪物理学的“两朵乌云”，就像十九世纪末在解救物理学危机的过程中产生了相对论和量子论一样，也许化解在二十一世纪宇宙学标准模型大厦的天空出现的“两朵乌云”能够产生新物理学。

为了验证宇宙学的“标准模型”和为标准宇宙学提供最重要的基础数据，美航局在2001年发射一颗专门用于探测宇宙微波背景辐射的卫星，欧航局在2009年发射了普朗克卫星。如果说广义相对论将宇宙学奠基在精确科学的基础上，那么说对宇宙微波背景辐射的测量将宇宙学奠定在精确实验的框架下。从WMAP发回的资料可以分析关于宇宙的数据，比如，美航局的WMAP卫星经过九年时间的观测，给出了数据分析结果：宇宙的年龄为137.7亿年。暗能量占宇宙总能量的71%。仅次于暗能量的是暗物质，这些不发光的物质占的比例为24%。组成星系和星云等的可见物质仅占4.6%。剩余的是光子和中微子等粒子，只占万分之一。欧航局Pnck卫星的功能比WMAP强大，经过十五个多月的观测，Pnck得到比WMAP九年的观测还要多的数据。2013年，Pnck卫星科学组给出了数据：宇宙年龄为138.2亿年，暗能量占总能量的68.3%,，可见物质的比重为4.9%，暗物质的比重为26.8%。从上个世纪四十年代出现标准模型理论，到2013年欧航局发布精确的“宇宙常数”，人们获得一种印象，似乎宇宙标准模型的理论和基础数据已经完成，剩下来的只是对“宇宙常数”进行“修修补补”的工作。

（邓如山2016-12-1邮箱：[email protected]&160;）

（Thecrisisand&160;futureof&160;Cosmological“standardmodel"”）

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