從兩種競爭的宇宙論模型看延遲判決性實驗

Abstract

了解宇宙結構與演化是人類最具挑戰性、最持久的探索問題之一，自西元前提出哲學的基本問題：「構成宇宙的基本物質是什麼﹖」並提出「宇宙的基本物質具有同一性、普遍性」的基本假設，這個問題的提出，使人類數千年來一直在探索這基本物質是甚麼﹖這個觀念至今仍影響著物理學探索組成宇宙物質的基本粒子是什麼﹖ 哲學賦於我們應以謙虛態度的宇宙觀來看待今日科學對宇宙的理解，科學對宇宙的理解則是基於可測量或可觀測的宇宙及思考範圍能及的範圍，我們現在的宇宙觀應只是目前可理解的宇宙。在1940年後，宇宙論出現兩種理論的競爭模型，一個是穩態宇宙論，另一個是大霹靂宇宙論，科學家對於同一個科學論題存在著兩個相互競爭的科學理論H1與H2，它們幾乎經歷了許多實驗觀測的檢證，如果能給予一個新的實驗結果E來檢驗理論H1與H2，其中H1理論預測會有實驗結果E，而H2理論預測不會有實驗結果 E，當此一實驗結果E證實了H1理論的預測，同時否定了H2理論的預測，邏輯經驗論的Hempel稱此實驗E為判決性實驗，判決的結果某一方的理論獲得重大的支持，另一方的理論則被捨棄； 但是科學史學派的Lakotos則對判決性實驗提出批判， 他認為沒有即時的（ instant ）判決性實驗，而是需歷經時間考驗的主導性的判決性實驗（ Major Crucial Experiment），但是Lakotos並未對主導性判的決性實驗之特性加以闡述。本文從科學史上幾個重大案例分析，發現判決性實驗它具有延遲性並具有理論主導的預測性等特性，透過遲來的判決性實驗，可取得主導理論的優勢，而依科學史上幾個重大案例分析研判這延遲的時間性可能是20、30年。本文嘗試藉『延遲的判決性實驗（Delayed Crucial Experiment）』來比較兩種競爭的宇宙論，大霹靂宇宙論通過理論的預測而發現大膽新穎的未知事實-- 『3K微波背景黑體幅射』，對所預測大膽新穎的結果是當時所未知的事實，經過延遲判決性實驗而取得優勢，使其成為標準的宇宙論模型而主導常態科學的發展數十年。