穩態理論

历史

根据广义相对论的计算，宇宙为动态，其解可能是扩张或缩小的，爱因斯坦加入宇宙学常数，使宇宙保持静态。1922年，物理学家亚历山大·弗里德曼提出弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。1924年，再度提出弗里德曼方程，根据广义相对论，提出宇宙正在扩张中的见解。1929年，在哈伯定律提出后，根据红移现象，科学家认为宇宙正在扩张中，爱因斯坦因此抛弃了宇宙学常数与静态宇宙模型。
1927年，乔治·勒梅特提出广义相对论的一个解，建立弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规。在1932年，提出宇宙可能源自于单一原子的爆炸，之后一直扩张。第二次世界大战结束之后，根据乔治·勒梅特的想法，乔治·伽莫夫提出太初核合成假说。拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼根据乔治·伽莫夫的理论，预言了宇宙微波背景辐射的存在。这派的见解，后来被统称为大爆炸理论。
物理学家詹姆士·金斯在1920年代提出另一个概念，认为假设宇宙中不断产生新物质，在符合哈伯定律与广义相对论的前提下，宇宙仍然可能保持稳定。1948年，物理学家弗雷德·霍伊尔、汤马士·戈尔德、赫尔曼·邦迪（Hermann Bondi）等人，重新审视詹姆士·金斯的想法，正式提出稳态理论，以对抗大爆炸理论。稳态理论认为，虽然宇宙正在扩张中，但是从长远的时间来看，它仍然是静止的，仍然符合完美宇宙原则，没有开始或结束。
1960年代开始，类星体与电波星系的发现，显示了稳态理论的缺陷。根据大爆炸理论，这类星体只会存在于远方，但是根据稳态理论，这类星体应该会平均存在于宇宙各处。观测的结果，不支持稳态理论的预测，在此之后，物理学界开始倒向于大爆炸理论。1965年，宇宙微波背景辐射的发现，让主流物理学界广泛接受大爆炸理论对宇宙的描述比稳态理论正确。稳态理论认为宇宙背景辐射起源自古代星辰，散布在宇宙各地。但是科学家发现宇宙背景辐射在各个方向都是平均的，因此很难认定它源自于几个不同的起源地。宇宙背景辐射没有出现极化，不符合稳态理论的散布假说。包括史蒂文·温伯格、史蒂芬·霍金等人皆认为这证明了稳态理论是错误的。
2014年3月17日，哈佛－史密松天体物理中心的天文学家宣布利用BICEP2探测器在宇宙微波背景中观测到重力波的效应，一经证实，这将成为宇宙暴胀和大爆炸理论的强烈证据。理论物理学家Adam Falkowski已经发现了BICEP分析中的一个潜在问题：要研究宇宙微波背景辐射，必须要先清除前景辐射。