专访

　　宇宙有没有边界，它的未来是什么？
　　目前， 宇宙学已发展成为一门较为成熟的学科 ，通过一些探测手段，对宇宙的认识精确度可以达到百分比的水平，即精确至小数点后两位。这也意味着我们可以在最大尺度上了解整个宇宙。
　　值得一提的是， 最大尺度上的宇宙和最早期的宇宙其实相当简单 ，凭借几个特殊参数就可以轻松描绘出其主要特征。
　　当前人类对宇宙的了解本质上囊括于所谓的标准宇宙模型（  Standard Model of Cosmology  ）之中，其和我们对宇宙的观测结果十分吻合。此外，该宇宙模型不仅具有可验证性，也可以利用其对宇宙的未来做出预测。当然，若有必要，我们也可以对它进行删改或增添内容。
　　同时，该模型很关键地指出了 宇宙的构成：约 5% 的原子物质 （常规物质，比如人类自身）、 约 25% 的暗物质，其余 70% 为暗能量 。
　　观测宇宙学专家、普林斯顿大学的物理系主任、《宇宙小史》作者莱曼·佩奇（Lyman Page）说， 我们一般以宇宙微波背景（  Cosmic Microwave Background，CMB  ） ，即宇宙诞生时遗留下来的一种微弱热辐射为线索来理解宇宙。
　　比如，暗物质就是通过宇宙微波背景，进而根据它的引力效应推断出的。尽管目前人类还没有直接探测到它，也不确定其是否可以被探测，但我们知道暗物质一定就在那里。
　　＂就好像有一天你发现你的书包很重，你把所有的书都拿出来，却仍然无法拿动书包。那么里面肯定还有别的东西，你只需要不断‘深挖’，直到找到它，＂佩奇补充说，＂而且，我们有充分的证据证明通过宇宙微波背景来理解宇宙方式的合理性。＂
　　佩奇已经从事宇宙微波背景的研究多年。其曾因＂在解开宇宙年龄方面取得的重大成果＂，获得被誉为＂东方诺贝尔奖＂的邵逸夫天文学奖；也作为威尔金森微波各向异性探测器（  WMAP，Wilkinson Microwave Anisotropy Probe  ）实验团队的一员，而获得 2018 年＂基础物理学突破奖＂。该团队获奖理由为＂绘制了早期宇宙的详细地图，升级了人类对宇宙演化的认知＂。WMAP 主要用于对宇宙年龄进行精准测量。
　　在介绍通过宇宙微波背景能获得什么样的宇宙学新知识时，他解释说，可以将其看作是围绕着我们的一个＂光的外壳＂，该外壳位于可观测宇宙的边缘。
　　据了解，宇宙微波背景和太阳或者电炉的热辐射类似，但它的温度极低，只有 2.725K，仅比绝对零度（0K，热力学最低温度）高 2.725 C，故其又被称为＂3K 背景辐射＂。这从侧面也反映出其古老的起源，对它的理解可以说是标准宇宙模型的根基。
　　宇宙微波背景正在持续不断地为人类提供各种对宇宙新的洞察。 另外，从其中得到的大部分信息都来自于宇宙中不同位置的温度变化。
　　若有一个观测者在远处观测银河系，那么其眼中的银河系就是上图中显示的样子，整体形状类似于一个中间有凸起的圆盘。
　　在深入研究宇宙微波背景的各种特性、人类能从中获得哪些信息之前，首先得了解一些基本概念。在基础知识部分，有两项主要线索，即光速恒定有限和宇宙正在膨胀。
　　值得一提的是，要想通过书籍把最新的科研成果呈现给读者，一个大的难点就是如何让书籍保持一个恰当的阅读难度。
　　佩奇为了让他著作的《宇宙小史》阅读起来更浅显直接，对书中很多术语和科学概念都作出了清晰解释。同时， 阅读该书所需的数学知识并不复杂，＂也就是‘距离 = 速度   时间’这种水平。 ＂他说道。
　　虽然该书篇幅不长，只有 15 万字，却为读者呈现了整个宇宙的相关知识。关于宇宙的大小、成分、几何结构、演化过程、用来描述宇宙的物理定律和宇宙学的前沿领域等在书中都有介绍，此外，还包括这些知识的具体发现过程。 本书的核心是关于对宇宙的观察和解释，并指出了可能的解释是如何被证伪或扩充的。 此书还通过相关物理表述，将目前对宇宙研究的观测结果编织成一幅统一的宇宙图像。
　　当然，书中展示的宇宙图像只是宇宙众多可能性中的一种，但这幅图像能够以最少的假设来阐释人类所掌握的科学观测数据，并会在之后的各种观测中向世人揭露这幅图像到底正确与否。
　　同时，书籍末尾也列举了一些当前宇宙学未解决的问题，供读者分析探讨。
　　宇宙学是令人着迷的一片科研＂圣地＂。在实验和理论领域，科学家们正在不断进行更加深入的探索。也正是通过科学家的不懈努力，才使人类能够突破肉体的局限，将目光拓展到目所能及之外的世界，直至宇宙边缘。
　　（本文摘编自《宇宙小史》，经中信出版社授权发布。作者莱曼·佩奇，中信出版社2022年3月出版。赛先生书店有售。）
　　编辑 winner
　　制版 | 小圭月
　　v