介绍: 重 840kg的WMAP于2001年6月30日升空,经过三阶段绕地-月系统的飞行后,被弹射到日-地系统的第二拉格朗日点L2,该点在月球轨道之外,距地球约150万千米,其周围区域是引力的鞍点,在这里卫星可以近似保持距地球的距离,需要很少的维护工作,WMAP的维护工作约一年四次。为了获得全天的信息,WMAP采用了复杂的全天扫描方式,做一次完整地...
介绍: 重 840kg的WMAP于2001年6月30日升空,经过三阶段绕地-月系统的飞行后,被弹射到日-地系统的第二拉格朗日点L2,该点在月球轨道之外,距地球约150万千米,其周围区域是引力的鞍点,在这里卫星可以近似保持距地球的距离,需要很少的维护工作,WMAP的维护工作约一年四次。为了获得全天的信息,WMAP采用了复杂的全天扫描方式,做一次完整地全天扫描要六个月的时间。第一次公布的数据(2003年)包含了两组全天扫描的结果。
大批量的数据就传回了地球,人家威尔金森探测器还真是管用。这一回,角分辨率达到了13分。已经比较精细了,上次发射的探测器的分辨率有7度。压根就别想看清啥。传回来的数据还要做大量的处理工作,要去掉干扰因素。最大的障碍是银河。他挡在面前,阻碍着我们接受来自银河后面的信号。最后想尽办法排除了银河的干扰,那些星星的干扰也要全都抠掉。因为测量的微波背景辐射,就不能让前边的天体给挡住。
精细的背景辐射图终于绘制出来了,里面有着复杂的不规则花纹。微波背景辐射的确是有着微小的俄起伏,有的地方温度高一点,有的低一点。整体上大致是均匀的。比较热的地方呢,物质密度稍大了那么一丝。冷的地方呢,物质稍微稀薄了那么一丝儿。结果正是这微小的不均匀性,导致了今天的各个天体的形成。因为不均匀性会导致恶性循环。稍微稠密一点儿的地方,引力会更大一点儿,会吸附更多的物质,更多的物质聚集,反而会使得更加稠密,于是这个模式就循环的进行下去,一直到大型的天体形成,比如恒星,星系……我们的宇宙里面,物质很喜欢成团的聚集在一起。恒星组成星团,组成庞大的星系。星系组成星系团。都是一团一团的。但是星系团以上的大尺度结构,就是比较均匀的了,不再是成团的分布,因为彼此之间太过遥远。相互间引力微弱的忽略不计了。
我们现在的日月星辰,星云星系,都得益于宇宙早期阶段那微小的温度起伏。靠着威尔金森的数据,我们发现,我们的宇宙是相当的平坦的。因为可以根据温度起伏估算出物质的总质量,然后看看宇宙的尺寸大小。大约就可以估计出,这个宇宙到底是个啥形状的。大家可能不明白了,这个宇宙谈得上啥形状吗?反正无边无限就是了。其实我们的宇宙还真不是这个样子的。宇宙的形状,也是有着特定的含义的。这一切还是要回到爱因斯坦的广义相对论,最基本的概念上来描述。
爱因斯坦的广义相对论认为,所谓的引力,就是时空的弯曲。是空的弯曲就是引力。一个自由落体,在引力场里面的运动,就是惯性运动。为啥走的不是直线呢,因为空间是弯曲的。自由落体,按照空间的曲率,走了弧线。你踢出去的球,总会掉到地上。那是因为空间是弯曲的,速度不够就穿不出这个引力陷阱。那么光总能穿出去吧,光速最快了。光速是物质运动速度的上限啊。那可不一定,黑洞里面,光就钻不出去了。假如我们的宇宙是封闭的,那么射出去的光无论飞多长时间,无论飞多远。那么总有一天要飞回来。就像踢出去的球要掉在地上一样道理。光如果飞回来,那么又是啥情况呢?那就是所谓的大挤压。宇宙膨胀到一定的阶段,越来越慢越来越慢,最后逐渐停止,然后慢慢的往回掉。宇宙逐渐收缩,最后缩回一个点,这就是所谓的大挤压。跟大爆炸是恰恰相反的过程。就好比孙悟空飞不出如来佛的掌心一样。我们说这样的宇宙是封闭的宇宙。宇宙里面的物质足够多。引力够大。换句话说就是空间足够弯曲,弯的都封闭起来啦,这就是封闭的宇宙。要是宇宙里面的物质不够多,那么宇宙的曲率就不够大,那也就封闭不起来。威尔金森探测器的数据计算出来,发现我们的宇宙是个平直的宇宙,不是个封闭的宇宙。也不是那种物质太稀少,导致的负曲率的宇宙。数学描述就是,曲率大致为0。
根据威尔金森的数据还计算出来,宇宙的年龄是137亿年。误差2亿年左右。天文学上,这是一个比较精确的值了。科学就属于按下葫芦起了瓢的类型。曲率为0.那是比较特殊的情况了。天下哪有那么巧的事儿啊。而且呢,这么漫长的时间里面,宇宙的尺度相距好几百亿光年。宇宙两边的温度、几乎一致。分布也看不出有啥差异。这也也太一致了。打个比方,就好比非洲山沟里的土著,跟我们中国人居然说的是同一种语言,同一种口音。连常用词汇都一样。可是彼此都不知道对方的存在。这不是奇葩的事儿吗!可是从微波背景辐射上,就发现了类此的情况。我们的宇宙,可视的范围是900亿光年的直径。137亿年的年龄,根本不够光从这头跑到那头的。要说宇宙两边的想合谋串供,那都是不可能的……
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