宇宙不均衡

撰文｜蔡宙（Charles Q. Choi）

翻译｜郭凯声

科学家发现宇宙可能是不对称的，而且普朗克卫星传回的数据也证明了这一点。科学家期待获得更多的探测数据来解释宇宙的失衡。

10多年前，宇宙学家们开始猜测，宇宙的模样可能有点古怪，呈一种两边不对称的形状。

宇宙失衡的线索来源于大爆炸的余波，即宇宙微波背景（CMB）。在CMB中，分布着许多冷热不均的“斑块”，对应于物质密度的起伏。从2003年开始，美国国家航空航天局威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的数据显示，宇宙的一侧比另一侧要热。但是，此发现与宇宙学中的一个流行观点相冲突。该观点认为，宇宙是在早期的一次急速扩张期间（称为暴胀）以迅猛之势膨胀开来的，而此过程本应使CMB呈现一种基本均匀的分布形态。

2013年，支持失衡说的论据骤然变得有力了。欧洲空间局的普朗克卫星（比WMAP更新、更灵敏）传回了证明宇宙不对称的证据，其可靠性与WMAP的数据相当。于是，现在我们面临的问题是，这个谜团的出现究竟是要我们对宇宙学来一番反思，还是此种失衡只是与某种可能性极小，但最终依然能够得到解释的现象有关。

美国国家航空航天局喷气推进实验室的宇宙学家克日什托夫·戈尔斯基（Krzysztof M. Gorski）说：“几年前，根据一些科学家对公开发布的WMAP数据进行的分析，人们就提出了宇宙失衡的说法。而现在，我们又从普朗克卫星获得了同样的数据，为这些说法提供了令人信服的证据。”

虽然CMB中出人意料的温度差异似乎已经变得可信，但这种差异依然难以解释。挪威奥斯陆大学的宇宙学家亚别巴尔·凡塔耶（Yabebal Fantaye）与戈尔斯基及其他一些研究人员合作，根据宇宙演化的标准模型，对CMB应该呈现何种模样进行了一万次模拟。这些研究人员在《天体物理学杂志通讯》上发表文章称，其中仅有7次模拟的结果与WMAP数据显示的情景相似。换言之，标准的宇宙学模式可以容得下失衡的宇宙，但仅仅是勉强容得下。“它肯定是有可能发生的，但可能性并不很大。”凡塔耶说。

研究人员已经在探索这样一个前景：宇宙的不对称性或许揭示了某种新的可能性，也许是某种能量场使初生的宇宙发生了扭曲，也许是我们这个宇宙在与另外一个宇宙碰撞时受伤了。普朗克卫星的研究团队公布的有关CMB的偏振数据有助于解答这个问题。偏振是一种用来描述CMB光子振动方式的物理概念；有关偏振的数据或许有助于我们辨别，宇宙失衡是需要用上述这些宇宙学中的新构想来加以解释的现象，还是一种依然可被塞进流行理论框架内的意外现象。

普朗克卫星已经退役。它在2009到2013年间对CMB进行了探测。