向上、再向上及向远方
COBE卫星的天空扫描决不是对宇宙微波背景起伏唯一成功的观测手段。
宇宙经过此急骤胀大的阶段后,平静地成为我们今天所见到的非常之慢的膨胀的形式。
暴涨宇宙学描述了一种星系的种籽可能形成的途径。按照暴涨学说,这些不规则是在宇宙开始时作为微小的量子起伏产生的(量子起伏是量子力学所预见的微小的能量场,它必定会自发地在任何一个微小空间内出现)。其次,这些起伏当宇宙暴涨时伸展开来,极大地扩张了体积。最后,它们大到足以成为宇宙结构的种籽。
另一个理论叫做纹理学说。纹理是宇宙结构中假定的“缺陷”,人们相信这种缺陷是在相转变时产生的。相转变(由于温度变化在形式上的突然改变)现象在自然界是很多的。例如液态的水当温度下降时变为固态的冰。人们认为,当宇宙冷却时它也同样经历过类似的变化。当其渐冷时,其能量场同样地要有变化。多半情况下,其形式类似于冰在结得很快时出现的裂隙形成的方式。纹理——裂缝状的形式——在早期宇宙的快速变化的力场中发展开来。然后,围绕着具有纹理的空间的区域,宇宙结构按照这一模型生长出来。
以上介绍的仅是近年来出现的宇宙结构学说中的两个。当微波背景辐射的轮廓被进一步更多地了解时,科学家们便能更好地对这些学说进行鉴别比较。随着观测数据如此之快地增长,人们将会同样快地掌握宇宙中产生结构的全过程。
气球虽然不能升到卫星那样的高度,但仍被证明是行之有效的仪器携带者。用气球做运载工具比卫星便宜得多,计算安排也比卫星探空容易得多。
1989年,气球载运的仪器横越新墨西哥州的天空12个小时,获得了详细的微波背景温度的读数。来自麻省理工学院和普林斯顿大学的一科学家小组,用了差不多4年的时间分析从这个探测装置获得的资料,1993年2月公布了他们分析的结果。使大家感到欣慰的是,他们的数据与COBE的温度图非常接近。其他的气球任务曾试图比COBE做得更好,寻找微波背景中比COBE所揭示的更为精细的结构。更精致的测量将会告诉我们宇宙在复合时期的更多信息。在此时期,宇宙辐射可以自由传播,宇宙结构开始形成。这类以气球为运载工具对天空扫描的任务,包括毫米波各向异性实验(Millimeter Anisotropy Experiment,简称MAX)和中等尺度各向异性测量(Medium—Scale Anisotropy Measurement,简称MSAM)。两者都是在90年代初期进行的。
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