T在科学中有一个常见的比喻一个孤独的天才公然反对落后的、思想封闭的体制。伽利略的以太阳为中心的天文学与天主教会;约翰•哈里森的揭示经度的手表vs要人拒绝接受它;阿尔弗雷德韦格纳的板块构造理论与固执的地质学家.我们喜欢失败者的故事。但是,这种科学观点助长了一种强烈的误解,即激烈的争论和对新观点的反对代表了科学的失败。事实上,它们是中国实力的象征。
我们最近在著名的早期宇宙暴涨发现的争论中看到了这一点。今年三月,一个名为BICEP2召开了新闻发布会,宣布了通货膨胀的迹象。大爆炸暴胀理论已经被提出作为解决大爆炸模型中的几个难题的方法,而暴胀的第一个证据很可能是诺贝尔级的发现。这篇新闻稿引起了大众媒体的一阵骚动(包括《浪漫的事实).
但是这次新闻发布会引起了极大的争议。这是在该研究提交同行评审之前举行的,随着研究细节的公布,很明显星际尘埃可能会使BICEP2的结果无效.探测暴胀依赖于测量宇宙微波背景(宇宙大爆炸遗留下来的微弱光信号,在整个宇宙可见)中的一个特定模式,即b模偏振。问题是在宇宙背景和我们之间有灰尘和其他物质,这些物质也会产生b模极化。挑战在于如何从实际信号中过滤掉这些噪声可能做得不对.最后的工作被接受出版,但这只是在作者补充了一个修订,澄清灰尘干扰仍然是一个问题之后。
所有这些戏剧性事件很容易给人一种科学家行为不端的印象:一方提出的大胆主张遭到另一方的尖锐批评,所有这些都在公众的聚光灯下进行。
但事实上,这种公开辩论在科学界并不新鲜。一个世纪前,一场类似的关于宇宙大小的辩论爆发了;它后来被天文学家称为“大辩论”。这种分歧在1920年由天文学家哈洛·沙普利和赫伯·柯蒂斯举行的一次公开辩论中达到了顶点。它紧紧围绕着某个星云的距离问题,在那个时候,这个问题指的是夜空中任何看起来模糊的东西(除了彗星)。超新星残骸(如蟹状星云)到整个星系,例如仙女座,都被认为是星云。
沙普利提出了传统的观点,即所谓的螺旋星云,如仙女座星云,一定是位于银河系附近的小云团。几年前,沙普利通过观察球状星团绘制出了银河系的形状,并发现我们距离它的中心大约5万光年。(最近的测量显示距离接近2.7万光年,但他的量级是正确的。)当时,人们认为这就是宇宙的大小,而银河系包含了所有的存在。
另一方面,柯蒂斯认为宇宙的扩张远远超出了我们的银河系。他认为仙女座星云和其他螺旋星云是“岛屿宇宙”,直径超过10万光年。考虑到它们在天空中的明显大小,它们肯定在数百万光年之外。如果柯蒂斯是对的,那就意味着宇宙比天文学家之前认为的要大得多。作为支持证据,柯蒂斯引用了一个事实,即在仙女座观测到的新星爆炸比在整个银河系中观测到的要多。
Shapley否定了Curtis的论点,他指出,如果仙女座在数百万光年之外,那么观测到的新星就需要比以往观测到的要亮得多。(我们现在知道他们在寻找超新星,而超新星确实比新星亮得多,有时甚至比整个星系都亮。)他还提到了其他天文学家的观察结果,这些天文学家声称在几年的时间里观测到了螺旋星系内的重大恒星运动,如果它们横跨10万光年,这是不可能的。
就像当前关于BICEP2的争论一样,Shapley和Curtis争论的是看似矛盾的观察结果,而这在公共领域也得到了体现。有趣的是,在公开辩论之后,大家普遍认为沙普利赢了。他是两人中比较有名的一个,他的立场似乎比柯蒂斯的主张更合理。
但沙普利错了。
在这场辩论的8年前,亨丽埃塔·莱维特发现,一种被称为造父变星的恒星发出的光,其变化速率与它们的绝对星等成正比。但即使到了1920年,她的作品也没有被广泛接受。在莱维特的研究成果被广泛用作观测工具之前,埃德温·哈勃(Edwin Hubble)等更杰出的天文学家推动了莱维特的工作。
1925年,哈勃利用莱维特的工作精确地确定了仙女座星云的距离。他发现它离我们有200万光年远,并进一步证明了其他涡状星云也离我们很遥远。它们被称为星系,我们的银河系只是其中之一。
这场大辩论持续多年的部分原因是,双方都持有部分正确答案。的确,仙女座星系中的新星比银河系中的新星要多,但正如人们所假设的那样,这些新星太亮了,不可能是普通的新星。最终,更多的观察性证据,加上科学家寻找真相的共同目标,解决了这个问题。
关于BICEP2的争论可能也是如此。尽管存在混乱、公开的分歧,但双方的目标都是如实回答问题。作为普朗克卫星收集了更多关于尘埃偏振的数据无论如何,这场辩论都将得到解决。
科学不仅仅是关于奇妙的发现;这也是一场坚定的辩论。能够在争议中生存下来的模型是那些被历史证明的模型。
Brian Koberlein是一名天体物理学家和物理学教授罗彻斯特理工学院.他在博客上写天文学和天体物理学方面的文章一次一个宇宙.你也可以在Twitter上找到他@BrianKoberlein.








