窥探早期的宇宙

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窥探早期的宇宙  数月来，宇宙学家们一直期盼着由一只南极探测气球收集到的、有关宇宙边缘的数据。终于，在 4 月  27  日《自然》杂志上发表了一幅图，该图给出目前为至最详细的原始宇宙观测结果，揭示出大爆炸后不久宇宙的形状和物质的分布情况。这些数据支持当前流行的观点，即宇宙是“扁平”的，但也对有关早期宇宙的另一重要假说提出了质疑。  那只体积为 80 万立米的气球上有一套灵敏的、名为 BOOMERANG 的微波探测器。1998 年年末，气球在南极上空盘旋了 10 天，然后在气流的作用下，回到了施放地点。BOOMERANG 在空中控测了宇宙微波背景（CMB）下扰动的大量样本，其中，CMB 是从各个方向袭击地球的持续的电磁声波。这些遥远的声音是大爆炸之后的遗留辐射。  CMB 能够揭示宇宙的形状。依据相对论，我们生活的、包括时间和空间在内的四维“薄片”可以被弯曲。多年来，天体物理学家一直在寻找弯曲的空间-时间可能扭曲遥远物体形状的方式，天文学家有望因此说出我们生活的空间的形状：是球状的？还是鞍状的？或者都不是？BOOMERANG 和其它 CMB 的实验则说明，扰动并未出现在弯曲空间之中应当发生的扭曲。  尽管天文学家将这作为扁平宇宙的证据， BOOMERANG 别的一些数据却让他们感到惊讶。理论计算表明，微波背景下的扰动在许多不同的尺度下都会发生，每一种对应着数据上的一个“峰值”。BOOMERANG到了对应着约 1 度大小扰动的峰，按理还应该出现一个半度的峰，但是没有。宾夕法尼亚大学的物理学家 Max Tegmark说：“这很有趣，我心理恶作剧的一面也希望发生这种事情。  缺失的峰意味着天体物理学家必须拧动，或者说修改他们的有关宇宙形成的模型。如何准确地做到这一点大大依赖于将来的数据结果。BOOMERANG 的许多数据有待处理。今年秋天，美国宇航局将发射一颗名为 MAP 的微波探测卫星，届时会有更多的数据。新的 CMB 峰将告诉科学家，宇宙中有多少不可见的暗物质和普通的物质，并有助于阐明宇宙初始 30 万年的细节。Tegmark 说：”在我看来，这个实验确实意味着一个新时代的开始。“