宇宙學中你需要知道的五件事情

超弦理論則有一個可檢驗的結論，被稱為“超對稱”。它認為每種已知的基本粒子都具有不可見的伴隨粒子。計劃在今年底重啟的歐洲核子中心的大型強子對撞機預期可以達到能用來檢驗超對稱的能標。

五、宇宙的外面是什麼？

就我們所知，宇宙是無限的。

WMAP的觀測數據已經佐證瞭暴漲理論，即宇宙經歷瞭一個超高速膨脹的階段。因此，宇宙很可能要比我們目前所能觀測到的還要大得多得多。

這就有必要區分宇宙自身——大爆炸創生出的一切——和“可觀測宇宙”——我們所能看到的一切。通過對宇宙微波背景的觀測，宇宙學傢已經知道宇宙的年 齡為137億年。而由於光傳播的速度是有限的，地球上的觀測者因此隻能看到在這一時間段內傳播到地球上的光。那麼是不是因為我們在各個方向都能看到137 億光年遠的宇宙，於是可觀測宇宙的大小就是這個數值的兩倍呢？

不是。在宇宙微波背景中我們所看到的物質是在137億年之前發出的這些輻射，但在那以後這些物質就凝聚成瞭星系。由於宇宙膨脹，現在這些星系距離我 們大約465億光年。這一“距離”指的是現在這些星系和我們之間的距離，而不是它們發出光線時到我們的距離。所以，可觀測宇宙的“直徑”大約為930億光 年。這一結論似乎違背瞭愛因斯坦的相對論，即光速是物體在空間中運動的極限速度。但是這並不適用於空間自身的膨脹。普適的速度極限在極端情況下會有個別的 例外，宇宙的膨脹就是其中之一。

可觀測的宇宙有一個邊界，科學傢將其稱為“視界”。那麼在視界外面是什麼？“隨著時間的流逝和宇宙的膨脹，會有越來越多的宇宙進入我們的視界，”美 國空間望遠鏡研究所的亞當·裡斯（Adam Riess）說。他說，宇宙學傢認為在我們可探測視界之外的宇宙“和我們的沒什麼兩樣”。

物理宇宙學，這一尚不足百年的科學分支，在過去的幾年中取得瞭重大的成功。這包括瞭精確地限定宇宙年齡以及發現宇宙加速膨脹。不過宇宙學傢們從來沒 有說，我們目前的宇宙模型是完整的。美國勞倫斯伯克利國傢實驗室的索爾·珀爾馬特（Saul Perlmutter）將大爆炸模型稱為是“一個有效的假說……一個取得驚人成功的初稿。”

下一代的探測器和實驗——無論是地球上的，例如大型強子對撞機，還是空間中的，例如WMAP的後繼者“普朗克”——將會使得科學傢能有機會來檢驗我們目前對宇宙的認識。超對稱乃至弦理論真的成立嗎？到底是什麼驅動瞭宇宙加速膨脹？

如果說過去隻是開場，那麼讓我們一起期待更多的“意料之外”吧。

六、視頻：旅行到宇宙邊緣

一些關鍵的數字宇宙正在膨脹並且冷卻。根據大爆炸理論，過去的宇宙比現在的更小、密度更高。137億年：宇宙的年齡，誤差幾億年。

930億光年：目前可觀測宇宙的大小。

2.725開：宇宙微波背景輻射的平均溫度。

4%：宇宙中組成你、我、行星、恒星等普通物質的含量。

22%：宇宙中暗物質的含量。它們是至今尚未被直接探測到的物質，和普通物質之間存在引力，但是不參與其他三種基本相互作用（電磁和強、弱相互作用）。

74%：宇宙中暗能量的含量。正是它驅動著宇宙加速膨脹。但是它究竟是什麼尚不為人所知。

[Astronomy　2007年05月]

來自：科學松鼠會——宇宙學中你需要知道的五件事情（Liz Kruesi　文　Shea　編譯）