1989年,施密特在哈佛大学攻读博士期间,便根据超新星的距离计算出了宇宙膨胀的即时速度。在此期间,里斯是低他三个年级的师弟,由同一导师罗伯特·科什纳指导。
里斯同样是在小时候就深深爱上了科学。他渴望亲自做充满危险的实验,这令他父母非常担心。六岁时,里斯把蚯蚓切成两段,并观察它们是否还能继续爬动(蚯蚓真的没有停止扭动)。不久之后,里斯又对电产生了好奇,他在两个家用插座接口之间插了一条金属片。“我把家里的电路弄坏了,不过我从中学到了什么是短路。”里斯大笑道。
利用1a型超新星探测宇宙膨胀的想法在施密特和里斯相遇后愈发强烈,他俩也因此迅速同波尔马特成为竞争对手。波尔马特当时已经确认了7颗1a型超新星,它们的距离都比先前科学家看到的远10倍。由于遥远天体的光到达地球需要时间,你的目光越深入苍穹,展现在你眼前的宇宙历史就越丰富。
为这些遥远的超新星精确定位,有助于揭示宇宙在过去膨胀得有多快。波尔马特说:“如果宇宙曾快速膨胀,遥远超新星的红移就会比邻近的超新星更显著。另一方面,如果宇宙在以较慢的速率膨胀,遥远超新星的红移则不会那么明显。”通过比较遥远和邻近的“恒星尸体”的红移,还可能测得宇宙膨胀的速率是否曾发生改变。“这是一种很直接的测量方法,而其他人居然都没用过,当时我就震惊了。”波尔马特回忆道。
刀口上的宇宙
波尔马特强烈渴望找寻宇宙最终命运的真相。几十年前,宇宙学家凝视着爱因斯坦的方程式,推导出宇宙命运的三种可能性——这取决于宇宙中星系、恒星的数量。如果宇宙中物质的密度足够大,宇宙就不仅仅会减慢膨胀速度,而且会在引力作用下收缩成一个极小的点——这就是“大坍缩”。
而如果宇宙所包含的物质数量在临界值之下,则膨胀虽然会减少,但永远不会停止;如果膨胀非常剧烈,或加速膨胀,宇宙则会终结于“大撕裂”。第三种可能的情况是物质正好处于临界值(这个值好比一个尖尖的刀口),宇宙将永久保持稳定状态。
正是这些深奥的哲学问题引领波尔马特踏入了天文学的门槛。“在我小时候,我总想读懂宇宙。”他说,“宇宙会在时间和空间中永远存在下去吗?它会有终点吗?这可能是每个小学生都会问的问题。”他说,根据宇宙膨胀的历史,我们能从实验中推测未来,因此,这个问题是可能获得答案的。
首位尝试解决这个问题的宇宙学家,是麻省理工学院的阿兰·古斯和当时在莫斯科列别捷夫物理研究所工作的安德烈·林德。他们各自独立得出相同的推论:宇宙恰好在刀口——临界密度处于平衡。
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