普朗克团队发布精确性“宇宙图谱”

德国海德堡大学、其它欧洲国家的大学和研究机构的物理学家组成了一支“普朗克团队”，通过分析欧洲航天局普朗克卫星使命收集的数据，他们对热议的物理话题——暗能量和宇宙引力的认识取得了新的进展，探测成果表明了“声名远播”的宇宙学标准模型仍然有效，大爆炸模型相当完美地解释了宇宙的演变过程。科学团队比较了普朗克卫星的数据和其它天文观测仪器的数据，存在有待分析的几种偏离现象，这些异常现象可能源于测量的不确定性，或源于未曾发现的物理特性。

合理地解释出现的异常现象，爱因斯坦不可动摇的引力理论可能遇到挑战，未来更加先进的卫星使命和对普朗克卫星数据的分析将会为“新物理学”的产生带来主要的动力。从2009年到2013年，欧洲航天局（ESA）实施了普朗克卫星的使命计划，卫星团队测量了弥散在太空的宇宙微波背景辐射(CMB)，它起源于大约137亿年前的宇宙大爆炸辐射。在宇宙诞生之后的38万年，“婴儿期”的早期辐射在宇宙大膨胀过程中逐渐地转变为人们今天观测到的、遍布宇宙天空的微波背景辐射。

从2009年到2013年，普朗克卫星科学团队精确地测量和描绘了宇宙太空的微波辐射图谱，史无前例的精确测量成果以论文形式在世界主要的科学刊物上发表，海德堡大学理论物理所(ITP）的宇宙学研究小组在“普朗克团队”中发挥了关键作用。宇宙学研究小组的负责人瓦莱里娅·佩科里诺博士解释说，宇宙微波背景辐射有了精确测量的数值，不同的太空区域有辐射温度的微小差别，微小的温度起伏从太空辐射图谱看来好似一个个小斑点，谱图的每个斑点表示了一个太空区域内略高或略低的温度。

科学家在以前的研究中发现，仅用6种物理参数，便可相当精确地描述宇宙在大爆炸之后的演变状态，在宇宙学标准模型中使用了这些参数。科学团队以宇宙微波背景辐射微小的温差为依据，以前所未有的精确性确定了宇宙学的六种参数，其中的一个参数是科学家梦寐以求的暗能量指标，暗能量被认为占到了宇宙总能量的70%，它是宇宙演变中真正的推动者和终结者，暗能量的“第一作用力”加速了宇宙的膨胀。

目前的暗能量的研究仍处在科学的“婴儿期”，不能高估人类在智慧和智能时代取得的一切科技成果，人类在4G和5G智慧通讯的时代不是无所不能，人们没有完全治理导致人呼吸不畅的雾霾。人类现有的科技水平还不能揭示暗能量的神秘性。宇宙微波背景辐射的检测数据表明了暗能量的存在性，然而，科学家对暗能量的性质却一知半解。通过分析普朗克卫星收集的数据，科学团队严格检验了不同的宇宙学模型，充分考虑了暗能量的作用和改进现有引力理论的可能性。

有些科学家对人们普遍接受的爱因斯坦引力理论提出了若干质疑，对爱因斯坦的广义相对论提出质疑时，光有勇气远远不够。科学团队使用了其它观测工具的数据，包括重子声波震荡，极早期宇宙的密度波，哈勃常数的测量数据。哈勃常数反映了宇宙目前阶段的膨胀率，科学团队使用了特定类型的超新星观测数据，这些数据反映了晚年的大质量恒星发生大爆炸时的物理指标。

在普朗克卫星数据的基础上，科学团队确定了暗能量的比例，早期宇宙的暗能量占比显著地低于他们的预期，直到目前为止，科学家一直认为，在宇宙微波背景辐射发生的时代，暗能量在整个宇宙能量占比的最大值为1%，而基于普朗克数据的分析表明，暗能量占整个宇宙能量的比例小于0.4%。佩科里诺博士解释说，目前的宇宙学标准模型有很大的问题，从目前的暗能量模型推论，早期宇宙有更高比例的暗能量。

普朗克卫星数据的分析揭示了现有引力理论的某些缺陷，相关引力的数据不完全符合宇宙标准模型的预测，数据偏离十分微小，偏离程度取决于科学小组采用的数据组，他们检验和研究了其它的数据组。深入分析可能带来更多的发现，目前还不能判断，偏离数据意味着爱因斯坦引力理论的缺陷，引用的数据本身可能出现问题。也许是爱因斯坦的引力理论遭遇了困境，物理学家似乎又回到了问题的原点。

普朗克卫星数据的分析在宇宙学的暗能量和引力理论中发挥了关键作用，甚至决定了未来物理学的走向。物理学家的质疑将给未来的卫星使命带来丰富想象的动力。质疑是科学精神的本质，猜测与反驳推动了科学的进步，科学质疑之声从未中断，质疑是科学精神的重要特征之一。科学质疑不同于日常生活的怀疑，生活中的过多怀疑妨碍了人们对美和道德的遵循，不利于人们对人生幸福和社会价值的追求。欧洲科学家计划在2020年启动欧几里得卫星使命，海德堡大学的物理学家和天文学家将会成为使命计划的主要参与者。

（编译：2015-3-8）