刀口上的宇宙
波尔马特强烈渴望找寻宇宙最终命运的真相。几十年前,宇宙学家凝视着爱因斯坦的方程式,推导出宇宙命运的三种可能性——这取决于宇宙中星系、恒星的数量。如果宇宙中物质的密度足够大,宇宙就不仅仅会减慢膨胀速度,而且会在引力作用下收缩成一个极小的点——这就是“大坍缩”。
而如果宇宙所包含的物质数量在临界值之下,则膨胀虽然会减少,但永远不会停止;如果膨胀非常剧烈,或加速膨胀,宇宙则会终结于“大撕裂”。第三种可能的情况是物质正好处于临界值(这个值好比一个尖尖的刀口),宇宙将永久保持稳定状态。
正是这些深奥的哲学问题引领波尔马特踏入了天文学的门槛。“在我小时候,我总想读懂宇宙。”他说,“宇宙会在时间和空间中永远存在下去吗?它会有终点吗?这可能是每个小学生都会问的问题。”他说,根据宇宙膨胀的历史,我们能从实验中推测未来,因此,这个问题是可能获得答案的。
首位尝试解决这个问题的宇宙学家,是麻省理工学院的阿兰·古斯和当时在莫斯科列别捷夫物理研究所工作的安德烈·林德。他们各自独立得出相同的推论:宇宙恰好在刀口——临界密度处于平衡。
宇宙学家发现无论把望远镜对准哪里,无论看得多远,宇宙看上去总是相似的——这是他们尤为关注的,也是一直在努力解释的疑惑。这个谜团是在天文学家测量宇宙微波背景辐射(宇宙大爆炸后残留的辐射)之后跃入眼帘的。在整个天空中,微波背景辐射的温度仅存在非常微小的差异。
两个方向相反的点限制了我们能观测到的范围——北面140亿光年的地方和南面140亿光年的地方。在这两端之间,微波背景辐射温度仅相差万分之一。问题来了,相隔280亿光年远的两个区域何以拥有相同的温度?