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332 世 界学 Shi Jie Xue

同等规模的超新星爆炸也算进来，CMB 能分辨清楚吗？
（4）暗物质暗能量的发现

根据宇宙大爆炸学的观点，大爆炸发生后，宇宙中的物质开始是聚集在一个
小的体积内，温度很高（即原始火球）。而随着宇宙的膨胀温度逐步下降，大约

3min 后质子与中子开始结合形成轻元素氢和氦，即今天宇宙中主要的两种物质组
成，其比重是氢占 77%，氦占 23%。这一推断与天文观测完全相符。

1998 年，人们第一次确定了宇宙的组成——40% 的物质和 60% 的“黑色”能量。
而在这 40% 的物质中，仅有 5% 是人们熟知的“普通”物质，其余 35% 则为不可

视的“暗物质”。当然，暗物质暗能量问题虽然是许多国家研究的前沿，但目前尚
无定论。
除上述佐证之外，各种天文观测都从很多角度对大爆炸宇宙学进行了全面细致

的检验，例如用 U-2 飞机把敏感无线电天线送到接近地球大气层顶部进行的观测已
经表明，背景辐射大体上在所有的方向都一样强；以美国 COBE 卫星为代表的许

多探测器发现遗留在微波背景上的温度起伏只有万分之几。这一方面说明微波背景
辐射的高度各向同性，同时又证明了这一微小涨落正是造就今天宇宙各种大尺度结

构的“种子”。另一重要的验证是大爆炸宇宙学所预言的宇宙年龄（通常用哈勃常
数度量）与宇宙中存在的古老天体完全一致。不少人说大爆炸宇宙学已经成为天体

物理乃至物理学中最成熟的理论体系之一，但它毕竟还有好多根本性的疑问还没有
解决呀。有人说这只是比“上帝创造世界”的说法，看起来更科学一点，眼睁睁地
看着这个无限小的奇点，突然之间造就了浩瀚无垠的大宇宙？每个人可只有 140 多

亿个脑细胞啊！
3. 关于奇点的假设

如果一定要想象奇点有多大，1 个针尖上都能站立千亿亿个的电子，在它面前
就是宏观巨物了。量子力学认为普朗克尺度是人类认知最小的极限，这个极限约
-15
-35
1.6×10 m，而电子的尺度约为 10 m，比普朗克尺度大万亿亿倍。而奇点无限小，
至少要小于普朗克尺度。

我们现在不去纠缠到底奇点有多小，但我们知道物质质能是守恒的，既然整个
宇宙都能浓缩到一个奇点里，而黑洞奇点则至少有 3 个太阳质量，奇点体积又无限
小，那么这个奇点的密度、温度当然就无法衡量，也就是无限大了。