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Actually human is just a Instantiation object merely 实际上人也只不过是一个实例化的对象而已
原文标题:WMAP Bolsters Case for Cosmic Inflation   
原文来自http://skyandtelescope.com/  Posted: March 16, 2006
撰文:Robert Naeye 和 Alan M. MacRobert  
编译:Steed  审校:Linq (编译版权属上海网上天文台,原文章有删节)

这遍文章还是很令我很兴奋的,因为我一直都很关注宇宙的命运.知道宇宙的命运对于了解宇宙之外和宇宙的本质有重大的意义,下面直接是在上海网上天文台收集到的一篇很有价值的外文翻译文章,在这里我也要感谢他们每年为我们天文爱好者翻译了好多我国珍贵的资料
WMAP map of CMB
宇宙微波背景辐射是大爆炸的残留辐射,它的辐射波长被宇宙的膨胀红移(拉伸)到了微波波段。在这张图片中,NASA的威尔金森微波各向异性探测器用不同的颜色记录了微波背景辐射中细微的温度差异。较热和较冷的点演化成了今天宇宙中的星系团和宇宙巨洞。 All images courtesy NASA / WMAP Science Team.
         三年来,科学界一直在屏息静待NASA威尔金森微波各向异性探测器(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe,简称WMAP)的最新数据。看起来这是值得等待的。WMPA科学小组今天宣布,他们发现了强有力的新证据,支持了主流的宇宙学理论。在这个理论中,宇宙在最初的一亿亿亿分之一秒内,经历了一场爆发性的疯长——这个超速增长的短暂时刻被称为暴涨(inflation)。在这一瞬间,宇宙的体积大概惊人地增长了1060倍(也就是1后面跟了60个零),甚至更多,从一个弹珠大小膨胀为今天可见宇宙的大小。
         自从暴涨在1980年被提出以来,大多数宇宙学家都接受了这个观点,因为这种模型漂亮地解释了我们宇宙的深奥谜团,例如磁单极子(只拥有一个北磁极或者南磁极的假说粒子)为 何会如此罕见,宇宙中超出物理联系以外的区域为何看起来会几乎一模一样。但是,暴涨的大部分证据与其被形容为“预言”,还不如被说成是“马后炮”。换句话说,暴涨是一个实用的理论,因为它解释的事情都是已知的。然而,一个真正好的科学理论,其精髓就在于做出预言,并且事后能够被证明是正确的。
         WMAP已经扭转了现状,它证实了暴涨的一些最大胆的预言,这些预言是关于大爆炸的余烬——宇宙微波背景辐射(简称为CMB)的。CMB是大爆炸的白色光芒,被宇宙的膨胀拉伸和冷却到了微波波段。CMB是一座真正的金矿,包含了创生初期宇宙环境的信息。特别是,它的不同位置存在着0.00001°C的温度变化;这些涨落代表了早期宇宙中物质密度的不同。温度较高的点代表了密度稍大的位置,反之亦然。WMAP在2003年公布的结果证实了地面和气球实验的结果,显示了最强烈的温度涨落出现在天空中大约1°的间距上,这与暴涨的预言惊人地吻合。 但是,今天宣布的结果将这门科学带上了一个新台阶。利用三年多的数据,WMAP小组可以更精细地研究这些温度涨落的分布,使得研究小组可以更精确推断宇宙的年龄和成份。新的结果声称,宇宙的年龄为137亿年,误差仅有2%。这些结果还开出了宇宙成份的处方:宇宙物质-能量密度的74%以暗能量(导致宇宙加速膨胀的未知能量)的形式存在,22%是暗物质,还有4%是由原子组成的普通物质,它们构成了恒星、行星和人类。这些数据与2003年公布的那些非常相似,但是更加精确,这多亏了更好的数据。它们还与许多其他的天文观测的数据非常吻合,例如通过Ia型超新星观测得出的宇宙膨胀数据。
 Pie chart of universe's ingredients
WMAP的数据揭露了宇宙的成份。宇宙是由4%的原子物质(即构成行星和人类的物质,粉色),22%的暗物质(并非由原子和已知粒子构成的一种神秘的物质形式,绿色),以及74的暗能量(导致宇宙加速膨胀的一种更加奇异的能量形式)所组成的。这些结果与许多其他天文研究的结果非常吻合。

“不同的实验是如此的相互支持和相互证实,这是非常美妙的,”查克·班尼特(Chuck Bennett,美国约翰霍普金斯大学)说,他是WMAP科学小组的领导。“它使我们更加确信,我们的结果是正确的。我们有这么多反复核对和相互关联的数据,以至于你可以抽调出任何实验的结果,得到相同的答案。”
WMAP polarization map
利用三年多的WMPA数据,科学家们已经绘制出一张更加精确的婴儿宇宙图像。颜色指出了较温暖(红色)和较寒冷(蓝色)的位置。白色的短线显示了这些最古老的光线偏振的方向。新的信息帮助确定了第一代恒星形成的时间,并且为宇宙的最初万亿分之一秒中发生的事件提供了新的线索。
更重要的是,WMAP卫星检测到了在它们漫长的穿越宇宙之旅中,CMB微波光子所受到的偏振方向。地面实验也检测到了偏振,但那只覆盖了一小片天区。WMAP的测量是覆盖整个天空的。这样,研究小组就能够利用偏振测量来消除宇宙中第一代恒星所产生的污染信号,这些恒星产生了一层宇宙迷雾,模糊了暴涨的信号。研究小组的分析表明,第一代恒星大约是在大爆炸之后4亿年开始形成的。

通过将偏振测量和最新改进过的温度测量数据相结合,研究小组将一个所谓的“标量谱指数”的参数锁定为0.95,误差仅为2%。这个参数表示了大范围上的CMB温度涨落与小尺度温度涨落的比较。地面实验没有能力进行这样的测量,因为它们都被限制在一个较小的角尺度范围上。最简单的暴涨模型预言,标量谱指数应该略微小于1,这正是WMAP小组的测量结果!

新的数据还帮助宇宙学家们逼近了暗能量的本质。暗能量是一种未知的作用力,没有被现代物理所预言,这种作用就像施加在大尺度上的某种反引力,正在使宇宙的膨胀逐渐加速——这个事实直到1998年才被人们发现。新的WMAP数据,结合其他的天文学发现,限制了暗能量的“状态方程”,一个被称为w的参数被确定为-1,误差约为10%。

这就意味着,暗能量的行为就像是阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)的“宇宙学常数”——它是时空本身的一个固有性质,而跟空间内部的未知粒子或场(例如被理论学家们称为“精质”的东西)不同,后者会随着空间的膨胀而变得稀薄。换句话说,不管空间在宇宙的历史中膨胀了多少 倍,每立方厘米的空间始终包含着等量的暗能量——而不像空间中的光子和气体粒子,会随着宇宙的增大而变得稀薄。

之前对w的测量曾经达到过15%的精确度。如果w恒定为-1,这意味着宇宙将永远不会在失控的超级膨胀(“大撕裂”)或重新收缩(“大挤压”)中毁灭。

“大新闻”

这一领域的大多数科学家都对这些新WMAP结果做出正面的回应。“对暴涨来说,这是个很棒的消息,”美国芝加哥大学的宇宙学家肖恩·卡洛尔(Sean Carroll)说,他并不是WMAP小组的成员。“你在寻找一个接近于1的数,但它在统计上仍然明显不等于1。”

“这是确实是个大新闻。除了暴涨以外,大部分理论都没有预言出小于1的标量谱指数,”加州大学圣克鲁兹分校的宇宙学家安东尼·阿吉雷(Anthony Aguirre)补充说,他也不是WMAP小组的成员。“一旦第二个小组分析了这些数据,并且得出了相同的结果,我会感觉更有信心。这将不会花费很久的时间。不过,与此同时,我还是相当确信,这个小组已经非常仔细了。”
Cosmic timeline
WMAP小组成员莱曼·佩奇(Lyman Page,美国普林斯顿大学)同意这种看法。“在最简单的模型中,暴涨指出它应该是某种类似于0.95的数值。这在理性上似乎是非常清楚、简洁和美妙的。我们不知道暴涨是否正确,但它确实看起来像是正确的。”

WMAP的结果将使科学家们有能力分辨许多不同的暴涨模型——有些模型并没有预言出0.95的数值。然后,这又将帮助他们最终完全理解暴涨开始和结束的时刻,以及暴涨发生的原因。“这些结果将会甄选那些竞争者,”美国哥伦比亚大学的物理学家布赖恩·格林(Brian Greene)说。“这将帮助我们理解暴涨发生的详细过程。”

美国普林斯顿的理论学家保罗·斯坦哈特(Paul Steinhardt)在20世纪80年代初期倡导过暴涨理论,他将WMAP的结果称为“里程碑式的成就”。他说,理论学家们已经花了很多年时间,发展出了越来越奇异的、需要引入新的物理场或者微调机制的暴涨模型。“这块里程碑意味着,许多这种奇异的想法都被排除在外了,这使得情况简洁了许多,”他说。但是他还指出,新的WMAP结果与他帮助发展出来的另一个想法相符:即我们的宇宙偶尔会与更高维时空中的其他宇宙相撞,产生出无尽的大爆炸和膨胀的循环。WMAP小组的成员同意这种循环模型与他们的结果一致,他们认为需要下一代的卫星才能确定,到底哪种模型能够解释我们的宇宙,还是两者都解释不了。

(全文完)


posted on 2006-04-11 09:31  郭胜群  阅读(1406)  评论(1编辑  收藏  举报