[论文解读] Hubble's Cosmology: From a Finite Expanding Universe to a Static Endless Universe

A. K. T. Assis, Marcos César Danhoni Neves+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 27, 2008

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 12被引用 6

一句话总结

本文分析了埃德温·哈勃不断演变的宇宙学观点，表明尽管他在1929年发现了红移-距离相关性，但他对大爆炸模型始终持怀疑态度。通过审视其未发表的作品和通信，作者们证明哈勃谨慎地倾向于静态、无限的宇宙，并将‘耗尽光’视为红移的替代解释，从而挑战了主流对宇宙膨胀范式的接受。

ABSTRACT

We analyze Hubble's approach to cosmology. In 1929 he accepted a finite expanding universe in order to explain the redshifts of distant galaxies. Later on he turned to an infinite stationary universe due to observational constraints. We show, by quoting his works, that he remained cautiously against the big bang until the end of his life.

研究动机与目标

• 基于哈勃的未发表著作和通信，重新评估其宇宙学观点，反驳其支持大爆炸模型的普遍叙事。
• 探究为何哈勃尽管在1929年发现了红移-距离关系（该关系成为大爆炸理论的基础），仍对宇宙膨胀模型持怀疑态度。
• 考察哈勃所识别的观测与理论限制，这些限制导致他更倾向于静态、无限的宇宙而非膨胀的宇宙。
• 评估哈勃对替代红移机制的开放程度，特别是弗里茨·兹维基的‘耗尽光’假说，作为非相对论性红移解释的可能。
• 突出哈勃的科学方法——根植于实证证据与审慎态度——与后来大爆炸理论体系的理论整合形成鲜明对比。

提出的方法

• 分析哈勃1920至1950年代的原始出版物、未发表手稿及通信，以重建其宇宙学思想的演变过程。
• 引用哈勃本人关于红移解释的陈述，包括其1942年对退行速度达到v/c = 1/7的估计，以说明其对极端速度的不适感。
• 评估哈勃的“数量效应”检验（等价于现代的托尔曼表面亮度检验），以比较静态与膨胀模型的预测。
• 基于其测量的哈勃常数（约500 km/s/Mpc）评估哈勃对膨胀宇宙年龄与曲率的批评，该值暗示一个年轻且高度弯曲的宇宙。
• 考察哈勃的论点：大尺度上的星系计数与大尺度均匀性在平坦、静态宇宙中比在闭合、膨胀的宇宙中更自然地得到解释。
• 运用拉卡托斯科学哲学框架，将现代大爆炸宇宙学中大量附加假设的泛滥视为与哈勃基于实证的方法论不一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何埃德温·哈勃尽管在1929年发现了奠定基础的红移-距离关系，仍对大爆炸模型持怀疑态度？
• RQ2 哪些观测与理论限制导致哈勃更倾向于静态、无限的宇宙而非膨胀的宇宙？
• RQ3 哈勃对红移的解释如何从速度位移演变为考虑‘耗尽光’等替代机制？
• RQ4 哈勃的科学方法在多大程度上与实证证据一致，而非与理论预设一致？
• RQ5 现代大爆炸宇宙学中附加假设的泛滥，与哈勃审慎、基于证据的方法相比有何异同？

主要发现

• 哈勃最初在1929年接受有限、膨胀的宇宙以解释红移，但后来因退行速度极高（最高达v/c = 1/7）超过已知天体物理速度而拒绝该模型。
• 哈勃发现‘数量效应’（星系表面亮度与红移的关系）在观测不确定范围内略微支持静态宇宙，与现代托尔曼检验一致。
• 哈勃担忧其测量的哈勃常数（约500 km/s/Mpc）暗示一个年轻且高度弯曲的宇宙，与大尺度均匀性相矛盾。
• 他主张，大尺度上均匀的星系分布更自然地在平坦、静态宇宙中得到解释，而非在弯曲、膨胀的宇宙中。
• 哈勃认真考虑了弗里茨·兹维基的‘耗尽光’机制，作为非膨胀解释红移的可能，称其发现‘堪比宇宙爆炸的惊人发现’。
• 尽管对替代模型持开放态度，哈勃并未预期会发现耗尽光的证据，但他表示‘若发现，将欣然接受’，凸显其对实证验证的承诺，而非理论偏好。