反弹宇宙学图像
COBE、WMAP、Planck三代卫星拍摄的宇宙微波背景辐射各向异性温度涨落
宇宙源自138亿年前的一次爆炸,而后立即经历了一场极度快速的膨胀——暴胀过程,随后逐渐膨胀至今。这一直是用来解释宇宙形成的主流科学理论。
然而今年上半年,《科学美国人》杂志搞了点事情。来自普林斯顿大学和哈佛大学的科学家撰文表示,宇宙源自一次大反弹而非大爆炸,暴胀理论无法令人满意。此举无疑在学界扔下了一枚重型炸弹。包括4位诺贝尔奖得主在内的33位科学家立即联合签署了一封公开信,对其进行驳斥。
宇宙到底源自大反弹还是大爆炸?这场争论的双方都是知名科学家。对于看热闹的公众来说,选择“站队”之前,不妨先了解两种宇宙形成理论都讨论了什么。
窥视婴儿期的宇宙
宇宙微波背景辐射的发现,为热大爆炸宇宙学提供了关键的证据。而在微波背景辐射谱上极为微小的起伏,让人们有机会了解宇宙婴儿时期的样貌。
在现代宇宙学的发展历程中,宇宙微波背景辐射(CMB)的故事绝对是场重头戏。早在20世纪40年代,天文学家伽莫夫等人提出了热大爆炸宇宙学说。该学说预言:宇宙存在一个背景温度,它便是由CMB——来自宇宙婴儿期的光线带来的。
到了20世纪60年代,美国贝尔实验室的两位工程师利用无线电波天线探测到了这个稳定而又均匀的微波背景信号。这一发现在天文学史上留下了浓重的一笔,因为它为热大爆炸宇宙学说提供了最关键的证据。不过当时,人们认为CMB在各个位置、各个方向上都是完全相同的,婴儿期的宇宙均匀得毫无特征。
第一次真正揭开CMB神秘面纱的,当数美国宇航局于1989年发射的宇宙背景探测者(COBE)卫星。这枚卫星不仅精确测量了CMB黑体辐射谱从而验证了热大爆炸学说,而且在背景温度为2.73开氏度的黑体谱上发现了涨落幅度大约为10-5开氏度的温度涨落,进一步扩展了人类认知宇宙的视野。