解开宇宙之谜的十个里程碑

文/陆婆

宇宙是我们这个物质世界的整体，是物理学和天文学的最大研究对象。了解甚至弄清它的性质、结构和演化规律，一直是人类的梦想。可以说，人类试图认识宇宙的历史与人类认识史本身同样古老。但是，要认识整个宇宙实在是太难了，以致在相当长的时间内，只是停留在哲学性的、思辨性的思考上。宇宙学真正成为一门具有现代意义的独立的学科，那还是在近100年内的事。

在半个世纪以前，大多数人对宇宙学还是抱有怀疑态度的。这半个世纪，宇宙学的发展，经历了彷徨、徘徊，经历了数据积累，经历了异军突起，经历了长足进步。时至今日，宇宙学已经成为了一门精确科学，它差不多达到了半个世纪之前粒子物理在人们心目中的地位。正是半个世纪以前，粒子物理领域新现象不断出现、新粒子不断被发现。新的发现触动了物理学的基本问题，就使物理学来了一个重大的飞跃。特别是吴健雄首次实验证明了李政道、杨振宁的理论，推翻了弱作用中的宇称守恒定律，使弱作用的正确机制很快确立。粒子物理成为了当时最前沿、也最活跃的学科。现在的宇宙学已经与半个世纪以前大不一样，它已经被普遍接受，成为了当今最前沿，最活跃的学科之一。宇宙学发展到今天，决非易事，大体上说它已经完成了如下10个里程碑。在通常意义下，里程碑是有明确时序的。我们这里讲的实际上是10件大事，当然也有次序，只是并非严格的次序。大事与大事之间可以有重叠或覆盖，因为一件大事往往有其相当长的时段。称之为里程碑，只在于强调有重要的意义。本文中，我们把宇宙轻核素原初合成、微波背景辐射和大爆炸宇宙学合在一起，作为大爆炸宇宙学的提出与检验一个里程碑，这只是为了叙述连贯，并非降低前二者的作用。事实上，前二者也十分重要，单独列为两个里程碑也完全可以。如果这样，那么总的就有十二个里程碑了。

（陆婆：中国科学院院士，紫金山天文台研究员，紫金山天文台-南京大学“粒子-核-宇宙学”联合研究中心主任）