上个世纪最惊人的发现之一就是宇宙膨胀。但在这一发现之后，物理学家使理论变得更加复杂：他们添加了一个假设，即宇宙不仅会膨胀，而且在大爆炸的早期，它会呈指数级膨胀，在几分之一秒内将空间扩大了30个数量级。早期宇宙中的这种快速指数膨胀被称为“暴涨”，它并不遵循爱因斯坦的理论。为什么物理学家要添加这种复杂性？它是如何工作的？我们是否有证据表明它是正确的？

观点分歧

如今，在许多科普文章中，暴涨理论会被当作既定事实来呈现。但事实上，它的状态就类似于暗物质粒子。然而，大多数物理学家都同意暗物质粒子尚未得到证实，但关于暴涨的观点却两极分化。

暴涨理论的发明者之一阿兰·古斯认为，该理论已经做出了许多正确的预测，并且证据证明了这一点。另一方面，另一个暴涨理论的发明者保罗·斯泰恩哈特认为，该理论不会做出任何预测，它甚至都不是科学的。2017年他和同事发表了一篇文章，其中写道：“我们目前所理解的膨胀宇宙学，无法使用科学方法进行评估。”所以，到底哪一边才是对的？

双方之间的主要分歧是哲学上的，我们必须先解决这个问题，然后才能谈论科学。古斯和他的大多数同事确实认为，物理学家已经使用暴涨模型做出了后来得到证实的预测，例如宇宙的大尺度结构与宇宙微波背景的一些特性，特别是光谱指数略小于1。他们认为这是支持暴涨模型的证据。

斯泰恩哈特这一方反对这一点，他们认为暴涨模型预测了几乎所有事情，因此那些证明符合观测结果的预测并不能支持暴涨理论。在这一点上，斯泰恩哈特显然是对的，仅仅因为做出了正确的预测并不意味着这是一个好的科学理论，因为它可能做出了足够多的预测，而其中一个正好符合观测结果。简而言之，斯泰恩哈特所争论的是，暴涨是一个非常灵活的假设，它可以适应大部分数据。

暴涨是否做出了预测

要了解斯泰恩哈特为什么这么说，让我们看看暴涨模型是如何运作的。它猜想在早期宇宙中除了暴涨场之外别无他物。暴涨场具有势能并且具有初始条件，这种势能和初始条件由一堆参数和函数来描述。势能引起宇宙的指数膨胀，但随着宇宙的膨胀，该场会释放其势能。完成此操作后，场会衰减为标准模型的正常粒子和暗物质。一旦暴涨场消失，它就只剩下一些东西，然后我们可以从中计算出现在我们应该看到的现象。因此，暴涨模型的工作方式是你输入一些参数、初始值和函数，然后得出我们应该测量的数字。

实际上有数百种暴涨模型，每种模型都做出了不同的预测。斯泰恩哈特争辩说：“不管我们观察到什么，总能摸索出一个适合观察结果的暴涨模型。因此，这个假设没有预测能力。”

古斯一方对此有两个答案。首先，你会经常听到他们声称暴涨模型做出了明确的预测，例如前面讲过的光谱指数略小于1。但是，如果查阅一些文献，会发现在获得宇宙微波背景数据之前，一些暴涨模型预测光谱指数大于1。

第二，古斯承认确实有许多不同版本的暴涨模型，因为对暴涨场势能函数的假设不同，我们只是从观察中确定正确的参数和初始条件，这与我们对粒子物理学标准模型的操作完全相同。

斯泰恩哈特一方回应，就算使用与标准模型相同的程序，但在数据拟合方面，暴涨模型的情况与粒子物理学的标准模型无法相提并论。在粒子物理学中，19个参数可以解释实验得到的数TB的数据，这意味着它是一个具有极高解释力的模型。但对于暴涨来说，更多的参数才能预测更少的数据，模型的输入比输出还多，这意味着它是没有解释力的蹩脚模型。

暴涨的科学

上述谈完了哲学，我们应该来谈一些科学上的事实。对于科学真正关心的问题，我们应该问：是否有最简单的暴涨模型，我们从中得到的比输入的更多？这个答案是肯定的，这种简单的暴涨模型解释了宇宙微波背景中的一种特殊关联——ET关联。如果完全不懂它是啥也没关系，关键是它是已经观察到的东西，它是数据中重要的相关性，可以从一堆简单的暴涨模型中计算出来。这些简单模型很好地解释了观察结果，暴涨模型确实是科学的。

然而，这并不意味着暴涨是正确的。物理学家为早期宇宙提出了许多其它理论，例如循环宇宙学，这些理论也能解释观察结果。最终将是哪个理论胜出，还需要更多的观测证据。