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■科学家怎么“称出”宇宙的重量？

科学家怎么“称出”宇宙的重量？
我们知道 ， 宇宙浩瀚无边 ， 无数的星系 ， 不计其数的星球 ， 而地球只是其中的一粒尘埃 ， 但是尽管我们渺小地过分 ， 依然不影响我们的思考 ， 比如宇宙到底有多“重”？
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如何衡量宇宙?
宇宙的重量(严格来说就是宇宙的质量)是很难测量的 。要做到这一点 ， 你不仅需要计算恒星和星系 ， 还需要计算暗物质、弥漫的尘埃云 ， 甚至是星系间空间中一缕缕的中性氢 。一个多世纪以来 ， 天文学家一直试图对宇宙进行称重 ， 他们仍在寻找更精确的方法 。
宇宙密度参数
了解宇宙的质量对于理解宇宙的历史和进化至关重要 。当暗能量推动宇宙膨胀时 ， 物质又阻止宇宙膨胀 。它们一起形成了宇宙中物质和能量的平均密度 ， 被称为宇宙密度参数 。这个参数是宇宙学标准模型(也称为LCDM模型)的核心 。
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测量这个参数的一种方法是观察宇宙微波背景(CMB) 。而宇宙大爆炸留下的余辉在温度上有微小的变化 。这些波动的规模告诉我们宇宙膨胀的速度 ， 这反过来又让我们知道宇宙物质的密度 。
另一种衡量宇宙的方法是观察遥远星系的光被星系折射的过程 。这就是所谓的引力透镜效应 。这种方法的挑战在于确定哪一种光线是有透镜的 ， 哪一种不是 。要做到这一点 ， 我们需要将我们看到的扭曲的星系形状与我们不知道的星系的实际形状进行比较 。但是对单个星系进行比较是不可能的 ， 因此我们可以从统计学上对它们进行比较 。因为我们一旦知道了一个普通星系的形状 ， 我们可以把它与透镜状的形状进行比较 ， 从而得到发生透镜状的统计量 。这就是“千度调查”项目的目标 。
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虽然透镜效应给了你一个关于我们和一个遥远星系之间质量总量的统计测量 ， 但它并没有给你宇宙密度 。为此 ， 你需要知道银河系有多远 。距离越大 ， 它和我们之间的质量就越大 。因此 ， 科学家还需要通过测量几个波长的红移来确定星系的距离 。
【■科学家怎么“称出”宇宙的重量？】结果就是一个宇宙密度参数 ， 它与宇宙微波背景辐射中发现的稍有不同 。这不是人类第一次在宇宙学中看到矛盾 。不过也有人认为这可能表明标准的宇宙模型是错误的 。在标准模型中 ， 假定宇宙中暗能量的数量是恒定的 。但这一最新数据适用于另一种模型 ， 即暗能量随时间变化 。
不可否认 ， 这是一个有趣的想法 ， 但这是一个思想的飞跃 。虽然这一最新结果与CMB的数据不一致 ， 但其他类似的研究也并不一致 。这项研究很可能存在系统性偏差 。所以现在还不要扔掉旧的宇宙学教科书 。最终 ， 证据的自购份量将决定这项新研究是否正确 。


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