宇宙的標準模型對不對?

宇宙的標準模型對不對?
知識 通訊評論第55期

當今物理學家解釋宇宙的形成運作，有一個叫做「標準模型」的理論。但是這個理論問題重重，仍待進一步追尋更完美的理論。

宇宙學家於今年三月間於倫敦齊聚一堂，表達他們對於現今宇宙「標準」模型的疑慮。來自加拿大溫哥華卑詩大學的史考特 (Douglas Scott) 表示，他們對於現況感覺糟透了，標準模型明明就醜得要命，偏偏資料卻支持這個模型。

醜得要命的標準模型

對該領域大多數的人來說，這個糟透的感覺起源於標準模型裡，兩個未經解釋的構成因子：那就是認為是使一般物質聚合在一起，來形成了銀河系的暗物質(dark matter)，以及用來解釋宇宙正在加速膨脹的暗能源(dark energy)。

不過物理學家對這個理論模型本身的質疑卻與日俱增。美國阿拉巴馬大學的劉 (Richard Lieu) 就是其中一名心存疑慮的人，他說他在倫敦大學帝國學院籌辦這次會議，就是要讓科學家大暢其言，提出他們對於標準模型的所有疑慮。不過劉所邀請的報告者，倒是各方人士都有。

在過去十年裡，對於標準模型已有了廣泛的共識。共識是建基於各方證據形成，諸如對於早期宇宙殘留輻射的測量結果（一般稱為宇宙微波背景），各銀河系的分佈情形，以及遙遠超新星的亮度等等。

參與這次會議的科學家，要重新檢視分析這些觀測結果後，所做出來的種種假設。舉例來說，英國牛津大學的薩卡 (Subir Sarkar) 就爭論說，如果早期宇宙的密度攝動模式跟一般認為的略有不同，我們所處的這部分宇宙又跟其他部分不盡相同的話，那麼以前所未有的精準度，測量宇宙微波背景的 NASA 人造衛星「威金森微波異象探測船 (WMAP) 」，它所蒐集到的資料，就算是沒有暗能源
也能夠成立。薩卡表示這套解釋看起來或許比標準模型還要複雜些，不過他反擊說，引入暗能源的觀念「從基礎物理學的角度來看問題重重」。

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與會者對於實際數據也提出質疑。演講者指出威金森微波異象探測船所描繪出來的微波天空圖相的怪異之處，就像是沿著被賴皮暱稱的「邪惡軸心」上，以大小不同的規模排成一直線的微波模式，而且南半球的變異情況比北半球更多。這些不太可能出現的效應，可能只是統計學上的正常變異，然而它們卻是造成如何解讀測量結果不確定性的根源。

支持標準模型的物理學家表示，到目前為止他們還沒見到一個夠有說服力的替代理論，不過他們鼓勵其他人致力去找尋。史考特說他懷疑任何參與這場會議的人，離開會場時會對新的想深信不疑，不過讓視野稍微敞開一點，總沒有壞處。