宇宙的模样——宇宙大爆炸(5)

宇宙的模样——宇宙大爆炸

这种使宇宙加速膨胀的神秘物质是如此特殊，宇宙学家们给它起了个特别的名字，叫作暗能量，以区别于一般所说的物质。

爱因斯坦曾经引入的宇宙学常数就是一种暗能量。迄今为止，天文学家也不敢肯定，暗能量就是宇宙学常数。虽然有许多关于暗能量的假说，但是都不能很好地解释它的性质。

暗能量的发现，如此出乎人们的预料，1998年，它被评为当年度的世界十大科学发现之首。

尽管人们不了解暗能量是什么，但是由于它的存在，宇宙的膨胀并没有减速而是在加速，因此宇宙的年龄，比原来根据减速的假定估计出的数值要长。人们又开始对暴胀理论预言的平直宇宙充满信心:也许，宇宙的总密度确实等于临界密度，其中30％是物质，而余下的70％则由暗能量提供。

微波背景与平直宇宙

但是，对密度的测量毕竟是一种间接的办法。有没有办法直接验证宇宙的几何呢？

1995年，哥伦比亚大学一位新来的年轻教员马克·卡米央柯夫斯基作了一个学术报告，介绍了直接测量宇宙几何的办法，这种新的测量宇宙几何的方法是，在平直空间的三角形中，如果我们已经知道边长，就可以知道对应的角度。如果是非平直空间，这个角度就会相应大一些或小一些。（就知道宇宙究竟是平直、闭合还是开放的）。

我们所知道的宇宙微波背景辐射，恰巧也同样提供了精确检验宇宙几何的办法。我们知道，我们今天收到的背景辐射是多久以前发出的，乘上光速就是两个边的长度。如何知道另一个边的长度呢？

早期宇宙的微小不均匀性导致声波震荡，就好像投入池塘的石头会激起向外传播的波纹。我们知道从大爆炸开始到结束的时间，所以我们知道波纹应该传了多远。现在要做的就是量出角度。如果宇宙是平直的，理论家们预言，微波背景辐射里的冷热斑点的尺寸应该是1度左右。COBE卫星无法看清这样小的角度。

大家知道用这个方法能确定宇宙几何后，许多研究小组都抢着做实验，希望能测出宇宙的几何。美国航空航天局决定再发射一颗宇宙微波背景辐射卫星，这颗卫星被命名为“MAP”。负责研制的人，是曾在狄基小组工作过的威尔金森。

在研制卫星的同时，天文学家们也试图用气球或地面试验进行探测，尽管大气会造成一些问题，但是研制工作毕竟比卫星简单。

1998年12月29日，一批来自美国、意大利等国家的科学家，在南极放飞了一个体积达80万立方米的大气球。气球升入35公里的高空，在大气环流的作用下，围绕南极点飞行了11天后，回到了离放飞点不足50公里的地方成功降落（图9）。气球上携带着最新研制的微波背景辐射探测装置，科学家们对这次飞行观测收集的数据进行了近2年的分析，观测的结果表明，宇宙的几何正如暴胀理论预言的那样，完全是平直的。