测量宇宙微波背景辐射，宇宙膨胀理论的基础

撰文｜迈克尔·莫耶（Michael Moyer）

翻译｜王栋

一直以来科学家都认为宇宙在各个方向上是一样的，然而目前的一些研究证据却有可能动摇这种传统观点——微波背景辐射的分布和超新星的移动似乎都在暗示宇宙是有方向的。而普朗克卫星传回的数据或许能帮助科学家找到答案。

宇宙既无中心也无边界，在遍布天穹的点点星光中，没有任何区域显得与众不同。无论从什么地方看，宇宙都是一样的（或者说，物理学家们是这样认为的）。但这个堪称宇宙学一大基石的理论已经开始动摇了，因为天文学家发现，宇宙空间具有一个特殊方向——尽管目前的证据还不足，但新证据在不断增加。

第一批证据，也是最完备的数据来自宇宙微波背景（CMB）——宇宙大爆炸后的“余温”。这种残留辐射在宇宙空间的分布是不均匀的，有些区域热，有些区域冷。但近些年来科学家发现，这些或冷或热的区域并不像我们想象的那样随机分布，而是以某种方式排列起来，指向宇宙中的一个特殊方向。宇宙学家给这个特殊方向赋予了一个足够吸引眼球的名字——“邪恶轴心”。

在对超新星的研究中，科学家发现了更多线索。超新星意味着恒星的末日到来，是一种能够在短时间内照亮整个星系的恒星爆发。宇宙学家一直在利用超新星来标示宇宙加速膨胀（相关成果获得了2011年诺贝尔物理学奖），而细致的统计研究显示，在稍微偏离“邪恶轴心”的一个方向上，超新星甚至移动得更快。与此类似，天文学家测量发现，星系团正在以每小时100万英里（约每小时160万千米）的速度穿过宇宙空间，朝着南方的一个区域鱼贯而行。

星系在某些方向上移动得更快一些。

这些意味着什么？可能什么都不是。“这些或许只是一个巧合。”美国密歇根大学安阿伯分校的宇宙学家德拉甘·哈特勒（Dragan Huterer）说。也许是测量上的一些小误差（尽管已经尽可能排除）在不经意间影响了数据。还有可能，哈特勒说，也许我们所看到的确实是“某种令人震惊的事”的初步迹象。宇宙最初的爆炸式膨胀所持续的时间可能比我们先前所认为的长了那么一点点，造成宇宙有些许倾斜，直到今天仍是那样。美国凯斯西保留地大学的宇宙学家格伦·斯塔克曼（Glenn D. Starkman）认为，还有一种可能是在大尺度上，宇宙或许像管子一样卷了起来，在一个方向上是卷曲的，而在其他方向上都是平直的。当然，也可能是使宇宙加速膨胀的暗能量在不同地方起着不同的作用。

宇宙加速膨胀

宇宙加速膨胀是指宇宙的膨胀速度越来越快的现象。1929年天文学家哈勃（E. P. Hubble）提出的哈勃定律就是宇宙膨胀理论的基础。1998年三位科学家通过观测遥远超新星获得的数据表明，宇宙正在加速膨胀。这三位科学家由于为宇宙的加速膨胀提供了关键证据，而获得了2011年诺贝尔物理学奖。

当前，所有数据都只是初步结果，只能轻微地暗示，我们对宇宙的传统认识可能有偏差。科学家正在迫切期待着普朗克卫星传回的数据，该卫星目前待在绕地轨道上的一个安静地方，测量宇宙微波背景辐射。它要么会确认先前的有关“邪恶轴心”的测量结果，要么会证明这只是一个错误。在那之前，谁也不知道宇宙到底有没有方向。