天空之上三公尺2 天尺 2



   图3表示的是全宇宙360度全方位微波投影在一个椭圆形的平面图,是大霹雳37.6万年后宇宙刚变成中性时的微波分布图。这个微波其实分布得极为均匀,不均匀的幅度只是均匀数值的10万分之一,比台球还要光滑,深藏着宇宙好些大秘密,在此仅解读一、二。

 天空之上三公尺2 天尺 2
   直奔主题,问:微波不均匀现象怎么来的?答:是声波振荡时留下的胎记。问:红色为温高区,黄色次之,浅蓝深蓝为温冷区,它们怎么来的?答:电子质子往一堆挤时热,光子往外推时冷。问:热区有多大?冷区有多大?答:电子质子往一块挤,最长时间能挤37.6万年;光子往外推开电子质子,最长时间也是能推37.6万年。37.6万年后,光子扬长而去,电子质子失去反弹力量,声波振荡停止,中性物质在重力场推动下,逐渐凝聚成胚胎宇宙,继续膨胀。所以如果当时电子质子光子都以接近光的速度挤和推,热、冷区的大小相同,都应是37.6万光年。问:黑暗物质参与了声波振荡壮举了吗?答:黑暗物质只和重力场来往,电磁性的光子推不到黑暗物质,所以,黑暗物质没有参与混沌电浆中的声波振荡。

   人类想通了热、冷区大小为37.6万光年后,就赶快用相对论计算一下。嗯,宇宙37.6万年时的大小约为直径9,000万光年,从那时宇宙中心望过去,37.6万光年的张角约为1度。137亿年后,在一个平直的宇宙中,这个张角不变,还应是1度。

   这真是一个天大的秘密!人类马上吹起科学总动员号角,召集最聪明的科学家数百人,送上各类最先进的仪器,仔细测量微波冷、热区的张角,竟然真的是1度(图4)。

   37.6万光年是宇宙大霹雳后留下的一把宝贵的天尺。这把天尺在大霹雳37.6万年声波振荡停止后,就凝结在胚胎宇宙的材料中。而这把原来只有37.6万光年大小的天尺,137亿年后的今天,也应跟宇宙一起膨胀了1,292倍,如果现在能找得到,目前大小约为4.85亿光年,该是个巨大好用的天尺。

   其实这把天尺在宇宙不同时期,有不同的标准长度。我们只要回溯到宇宙某个时期,找到那个时期的天尺,和理论数值比较,就又可以看出当时宇宙膨胀的速度,洞察黑暗物质和黑暗能量的行为。

   我们能在宇宙中找到这把凝结在巨大星系结构中的天尺吗?

   膨胀中的凝结声波

   37.6万光年幅度的声波振荡,在宇宙变成中性后,应凝结在胚胎宇宙的素材中,跟着宇宙一起演化、膨胀。想象一下,在现在可观测到每个时期的星系团宏观结构,都应暗藏着这幅凝结的朵朵涟漪,任何地方都可能是涟漪中央,就像不均匀的微波分布图形一样,星系团结构的分布也应在声波凝结处集结或多或少些星系,离声源中心的距离也会因膨胀变大,不同时期大小各异。

   为了寻找宇宙中的朵朵涟漪,人类在地面上建立起观测站,数字扫瞄全宇宙面积的25%,取得近一百万个星系团结构相对位置,进行计算机图像对比,专找圆形图案。

   搜索结果,目前似乎找到了这个凝结声波(图5)。

   说‘似乎’,是因为图案并不像微波讯号分布密麻有致,面积大小集中。在2004年,专家们基本接受并认可计算机看出了那朵约5亿光年大小凝结声波的图案,接近理论上约4.85亿光年。但美中不足的是,目前肉眼还看不出来。有些专家说,如果在混沌初开时黑暗物质也参加了声波振荡壮举,那现在凝结后的波动振幅应比计算机看出的明显许多。现在微弱的讯号,也间接说明了黑暗物质并未参与宇宙混沌时期的兴风作浪事件。

   结语

   黑暗物质和黑暗能量这两块铁板,是对21世纪人类智慧最大的挑战。仰望苍宇,人类找到了好几件利器:Ia型超新星,混沌初开时37.6万光年的微波标准尺标,还有在宇宙演化过程膨胀中的凝结声波尺标。使用这些与黑暗物质和黑暗能量可能有密切关系的测量工具,或许有那么一天人类真的能剥下‘黑暗’的外衣,超越铁板,到宇宙更深处争地盘。

图1:‘鹰星云’M16,距地球7千光年,是星星的育婴室。

图2:左下角亮点为1994年发现的Ia型超新星SN1994d,与图中右上左下分布的处女星系(Virgo galaxy)为邻,距地球5,500万光年。

图3:以太阳系为中心测量出的全宇宙在“大霹雳”37.6万年后的宇宙背景电磁微波分布图。宇宙背景电磁微波分布极为均匀,五年累积的资料(2001-2006)呈现出不均匀部份仅为均匀部份的十万分之一级数。不同颜色表示电磁微波强度或温度的不同,不均匀部位的平均直线大小为37.6万光年,对地球的张角约为1度。

图4:目前宇宙微波热区对地球的张角平均约为1度。高频率声波振荡的冷、热区张角依次变小。

图5: 图下中为执行‘斯隆数字全方位扫瞄’(Sloan Digital Sky Survey)的望远镜,覆盖面超过全宇宙的25%,边长近40亿光年,取得近一百万个星系团结构相对位置(上中呈扇状分布部份),进行计算机图像对比,终于发现了一个凝结的声波,半径约5亿光年(下右)。下左为30万光年大小图像,在巨大扇面上仅为小小的一个逗点。  

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