对超新星的观测结果为宇宙加速膨胀理论提供了强有力的证据,进而显示了某种暗能量的存在。但是,仅仅这些数据并不能确认暗能量的数目。我们还需要知道宇宙中物质的数量。宇宙中的物质越多,就需要越多的暗能量才能克服物质间的引力作用,从而为加速膨胀提供能量。因此,我们需要更多的信息来确定宇宙中暗物质和暗能量的数量。幸运的是,宇宙微波背景辐射的结果能为超新星数据提供非常好的补充。

几何学终极课程

在第3章中,我们曾经提到在虫子的世界里,不同几何中的三角形会遵循不同的规律。在图10—3中我们给出了三种不同的二维表面,分别代表封闭的、平坦的和开放的空间。在每一个面上都有一个三角形,其中标记为“L”的边具有完全相同的长度。除此之外,这条边和其对角　顶点之间的距离也是相同的。但是,由于这三种曲面的几何特征不同,三个　角的大小却是不一样的——封闭空间的　角最大,开放空间的则最小。

角形。这意味着找到一把标准的尺子——一个已知尺寸为L的天体——并把它作为三角形的对边。同时,我们希望这个天体越远越好,这样由几何结构所造成的观测角差异就会更加明显。因此,通过测量这把尺子在天空中的视觉尺寸,就能揭示宇宙空间的整体曲率。这正是宇宙微波背景辐射(CMB)发挥作用的地方:天空中CMB的分布变化为我们提供的正是这样一把标准尺子。

微波背景辐射的温度在宇宙中几乎是均匀的,其平均值为绝对零度以上2.725度(-270.425℃)。但空间各处的温度也不是完全相等的,其浮动范围大致在0.000 2度上下。1992年,乔治·斯穆特(George Smoot)通过宇宙背景探索者卫星(Cosmic Background Explorer,COBE)首次探测到了这一微乎其微的温度变化,并因此荣获了2006年诺贝尔物理学奖。和他分享这一殊荣的合作者约翰·马瑟(John Mather),则在1990年通过COBE卫星探测宇宙微波背景光谱,并据此推断出宇宙的温度。在此之后的其他一些实验,为CMB描绘了一幅更精细的图像。8