暗物质、暴胀、宇宙的参数⋯⋯它使宇宙的面貌 更为清晰
历史仍有待书写
就算没有这些瑕疵,强大的标准模型也无法为宇宙学画上句号。原因很简单:它不是物理学 家梦寐追求的“圣杯”,即可以借助几条通用法则完整描述从大爆炸到宇宙膨胀、从粒子产生到恒星、行星形成等世间万象的“终极理论”。它是一锅大杂烩,一组 没有基础理论支持的特例及补丁的堆砌。
比如,为了解释为什么星系中的恒星和星团中的星系会超速旋转,宇宙学家不得不添加了所谓的“暗物 资”。他们对“暗物质”一无所知,只怀疑那是由一种神秘粒子组成,一种尚无加速器能够制造的粒子。又如,为了解释为什么星系会加速逃逸,他们不得不采用了 一个被爱因斯坦抛弃的常数,并且还假设了谜一般的“暗能量”,这种东西居然占了宇宙总量的70%!再如,为了解释宇宙中相隔遥远、永不接触的区域为什么如 此同质,他们不得不猜测宇宙经历了一段名为“暴涨”的剧烈膨胀过程,从最初只有一粒原子大小,膨胀到了近乎当前规模的程度。
然而,“普朗克”的观测结果虽然证实了暗物质和暗能量的存在,却未能就它们的性质提供任何信息。同样,它的观测虽也符合暴胀理论的假设,但仍未找到任何证据,也没能解答是什么引发了如此剧烈的膨胀。
有些理论会出局
“现 阶段研究显示,对一个承认出现过‘暴胀’的体系而言,‘普朗克’能以前所未有的精度描述其特征。”让-卢·普吉指出,“但除非观测到由此产生的引力波,否 则我们无法证明‘暴胀’确实存在。”这些引力波或许会在“宇宙微波背景辐射极化图”中留下自己的印记。“普朗克”进行了这方面的观测,但有关分析要到 2014年才会公布。
因此,对于研究人员来说,工作才刚刚开始。“普朗克”合作组的成员已着手对余下那一半尚未分析的数据进行解读。至于 理论家,他们中的某些人尝试构建可以兼容这些瑕疵的新理论,而另一些人则正用“普朗克”提供的数据测试那些“替代”模型,即有别于标准模型的其他宇宙学模 型。“一些替代理论将被淘汰。”巴黎天体物理研究所的让-菲利普·于赞(Jean-Philippe Uzan)预言道,“比如说,那些‘张量-向量-标量’模型,它们引力的改变、超轻的中微子来解释‘暗物质’现象⋯⋯但‘普朗克’的观测结果似乎不支持这 些假设。”根据他的看法,所有为解释宇宙膨胀加速而假设我们生活在超真空中的理论也将陷入困境⋯⋯
“‘普朗克’印证宇宙学标准模型是个好 消息。”法国国家科研中心马赛吕米尼理论物理研究中心卡尔洛· 罗韦利(Carlo Rovelli)如是表示,“它证明,宇宙运行遵循的是我们都可理解的方程,而与随性的臆想无缘。与此同时,遗留了这个大尺度上的数据匹配问题,这预示着 我们仍可期待新的发现。科学就是这样不断进步的!”
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