尽管我们现在相信我们已经了解了太阳和太阳系是如何形成的，但有一些其他的场景是不可能完全排除的，就像所有的科学一样。图片版权：约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究院（JHUAPL / SwRI）
当涉及到科学时，我们倾向于认为我们可以制定假设，测试它们，扔掉那些不能匹配的，并继续测试成功的，直到只有最好的想法被保留。但事实比这要复杂得多。科学的实际过程包括反复调整最初的假设，试图与我们已经知道的联系起来。
它包含了一种飞跃式的信念，当你正确地阐明你的理论时，它所做出的预测将会比其他任何选择都更加成功，全面。当事情不顺利的时候，并不总是需要放弃最初的假设。事实上，大多数科学家都没有以一种非常真实的方式，科学理论永远不会真正被扼杀，唯一方法就是让人们停止工作。
扩大宇宙的可能模式，没有暗能量，宇宙就不会加速。但为了解释遥远的超新星，我们可以看到在其他特征——暗能量(或类似的东西)似乎是必要的。图片版权：美国宇航局和欧空局
当遥远的超新星首先被发现比他们应该以其红移为基础而变得更暗淡时，才引发了宇宙学的革命。宇宙扩张的方式与它内部存在的物质和能量有着千丝万缕的联系，因此长期以来，宇宙学的目标就是衡量扩张速度及其随时间的变化。期望的是，它将永远地收缩或扩张，或者保持在这两者之间的边界上。
相反，这些超新星表明，第四种选择是最有可能的：最遥远的星系正在加速，因为它们离开了我们。宇宙中必定有一种新的能量——暗能量，与其他能量形式不同，渗透到所有空间。
泡沫星云位于数千年前发生的超新星遗迹区。如果遥远的超新星比现代的超新星在更加尘埃的环境中，也许它并不代表暗能量。图片版权：TA Rector /阿拉斯加安克雷奇大学，H. Schweiker / WIYN和NOAO / AURA / NSF
但是多年来，大多数物理学家和天文学家怀着怀疑的态度来接近这个想法，想知道是否没有另外的解释。也许一种可供选择的理论认为：由于某种形式的暗能量，空间并不是以额外的速度扩张，而是在远距离发生了某种事情来阻挡光线。所以这成了一个命题：在遥远的宇宙中还有一些额外的尘埃，而超新星出现昏厥的原因并不是因为空间的额外扩张而离得更远，而是因为尘埃阻挡了光线。
红外光比可见光透过更多的灰尘和气体，从而在这个星云中可以看到细节。同样，与红光相比，蓝光被优先阻挡，这表明如果尘埃是造成超新星变暗的原因，那么它们的颜色会与其附近的对应物颜色不同。图片版权：美国宇航局，欧空局，哈勃遗产组（STScI / AURA）和J. Hester
然而尘埃颗粒具有特定的尺寸，并且尘埃颗粒的大小决定了哪个波长的光被优先阻挡，大多数灰尘阻挡蓝色比红光更好。不同波长的光的测量显示，红光和蓝光都减少了相等的量。
这足以排除“尘埃”理论吗？但是如果遥远的宇宙中的尘埃是一种新的类型，那么平等地阻挡了所有的波长的光呢？这种未被发现的被称为“灰尘”的灰尘可以平等地阻挡所有的波长。所以我们需要一些方法来进行测试，包括在不同的距离观察超新星，看看在更远的距离上，灰尘是否会继续阻挡越来越多的光线，因为越来越多的“灰尘”倾向于去做。
观测到更遥远的超新星，使我们能够辨别出“灰尘”和黑暗能量之间的差异。但“补灰尘”的修改仍然与黑暗能量没有区别。图片：AG Riess等人 （2004年），天体物理期刊，第607卷，第2号
如没有，那么这是否意味着暗能量一定是真实的？不一定，因为可以修改“尘埃”理论来解释，包括密度和位置随时间变化。在这方面有许多想法与他们固有的问题（或特点）有相同之处：只要你愿意使理论更复杂，就可以适应任何回来的数据。CMB的发现排除了稳态理论，但是他们加入了反射星光来解释剩余的辉光。当中巴的频谱被测量，排除了反射星光的时候，在过去增加了一系列的连发和“小爆炸”，创造了一个准稳态理论。当CMB温度的波动被发现后，支持者们进一步调整了这一点。
三种不同类型的测量，遥远的恒星和星系，宇宙的大尺度结构，以及CMB温度的波动，告诉我们宇宙的扩张历史，并排除宇宙大爆炸的替代品。图片版权：哈勃（前L），SDSS（前R），欧空局和普朗克协作组织（下图）
这种行为并不是科学家所特有的，而是几个世纪以来科学的一个特征（或缺陷）。它在一百多年前领导了马克斯·普朗克（Max Planck）发表了以下着名的声明：
一个新的科学真理不会通过说服对手并让他们看到光明而胜利，而是因为它的反对者最终死亡，而新一代的科学成长起来。
这常常被解释为“物理学进行的一次葬礼”，这是因为我们通常认为思想不能被证明是错误的。相反需要进行如此彻底和频繁的调整，以至于他们失去了预测的能力，而是随着新的观察的出现而一直在追赶。
将量子场论与粒子物理学的标准模型与广义相对论相结合，使我们能够从根本上计算出宇宙中所能想象的所有事物。图片版权：SLAC国家加速器实验室
这就是为什么量子场论和广义相对论这样的理论如此强大：即使在这几十年之后，他们仍然在做出新的预言，而这些预言正在被实验所证实。这就是为什么暗物质留在这里的原因，因为它的成功预测包括星系对的速度，大规模的宇宙网，CMB的波动，重子声波振荡，引力透镜等等。这也是为什么宇宙膨胀，为什么宇宙膨胀的成因是超宇宙波动，宇宙大爆炸中的声波峰值，规模不变的背离等等的成功预言。这就是为什么他们的选择是如此彻底的边缘。
当遥远的引力波通过太空系统，包括地球，通过空间的涟漪，他们不断轻微地压缩和扩大周围的空间。由于我们在这个制度的测量，替代品可以被紧紧地制约。图片版权：欧洲引力观测站，Lionel BRET / EUROLIOS
如总是可以给自己的物理论添加另一个漏洞，参数使其成为“不排除”。和大多数物理学家一样，对许多非标准的选择有这种感觉，包括MOND，f（R）引力，准稳态模型，光学宇宙学，等离子体宇宙等等。在某个时候只需要说“够了”。你必须认识到，需要执行的扭曲程度是荒谬的，而且这些理论没有任何有用的预测能力，只是一个特别的恳求的例子。
之前已经看到了温热的星系间媒介（WHIM），沿着令人难以置信的高空区域。但是可以想象，宇宙中还有惊喜，我们现在的认识将再一次受到革命的影响。图片版权：Spectrum: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang. Illustration: CXC/M. Weiss
当然，追随者不这么认为。他们认为被边缘化，被压迫，被忽视，或者没有被重视。在非常罕见的情况下，它们确实是正确的，那就是科学革命发生的时候。重要的是让自己的头脑开放这些可能性，探索它们，并考虑如果这些替代方案毕竟是正确的将是什么样子。
但是对于绝大多数从事这些选择性思想的科学家来说，他们的生活工作将变成一个盲目的胡同，当他们（也可能是他们的学生）死亡时，他们的想法就会消失。回顾历史，爱因斯坦，霍伊尔，伯比奇，薛定谔等科学界最后几十年的浪费总是浪费，这既伤心又悲惨。但是，即使是最杰出的科学家也接受一个新的科学真理是不相干的。我们的知识和理解向前迈进。
知识：科学无国界，博科园-科学科普
作者：Ethan Siegel（天体物理学家）
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