没有人知道，宇宙最终会在一个大挤压中塌缩，抑或随着星球的凋零和死灭，永远膨胀下去。但有二个空间探测器，可能不久，即将给我们肯定的回答。

想象有一台望远镜，它能告诉我们关于宇宙的过去和未来。探视深空，它将确切地告诉我们，时间的开始，物质始何集聚成星球和星系，它将告诉我们，躲藏着多少看不见的物质（暗物质）；最激动人心的是，它将终止人们的猜想：宇宙会永远膨胀下去，变成一个宇宙性的黑夜，抑或在其终了的时刻，它将往回收缩在一个大挤压之中。

这不是妄想，在NASA和欧洲空间局（ESA）的蓝图上正好有这样的望远镜。NASA计划于2000年发射MAP（微波各向异性探测器），而ESA期望于2004年发射COBRAS SAMBA。二者皆以空前的精度，测量宇宙背景辐射，它是大爆炸火球的暗淡余辉。

这些观测将搞清主要的宇宙学参数，诸如宇宙膨胀率和宇宙密度参数，它们决定了宇宙的种类。 NASA的MAP小组长贝内特（Bennett）说，“眼下这些参数的不确定性达二位数，我想，我们能把它缩小到百分之几的范围内。”

MAP和COBRAS/SAMBA是建立在COBE十分成功的基础上的，后者是观测背景辐射的探测器。牛津大学的埃弗休斯（Efstthiou）说，“这些新的卫星将对宇宙学产生革命性的变化。”

背景辐射是早期宇宙（一个包含着大量自由电子、核子和光子的烧焦了的火球）的余烬。随着火球的膨胀，光子在和电子的碰撞中被散射，迫使它们沿着曲折的路线穿过空间，故有效地被粒子所俘获。这样，宇宙就像一个浓密的炽热之雾。

约在大爆炸后的30万年，火球的温度下降到约3000℃，原子核开始扫荡自由电子，而组成原子。没有了自由电子，光子就能无碰撞地穿过空间，宇宙开始变得透明了。我们今日看到的无处不在的宇宙背景辐射，其波长因宇宙膨胀而移入较长的波长（称红移）。

随着观测方向的不同，背景辐射中光子的能量（或温度）稍有变化，此称宇宙涟漪，1992年首次为COBE所发现：某些天域的辐射，要比平均值（2.726 K）高或低1/10万度。冷天区对应为当时（宇宙开始变透明，即最后散射时期）密度略高的区域，从这些区域中逸出来的光子，为抗拒引力拉力而丧失能量（或红移），故降低了辐射温度。高密区引来了更多的物质，最终成为巨大的星系团。测量跨度大于10°以上天域上的背景辐射的起伏，COBE找到了巨大星系团的种子。

可是这个起伏的幅度（指其跨越的天域）却嫌它太大，以致当时（从宇宙起始至最后散射时期）的光线难以穿越，这导致了一个佯谬的结论，即自大爆炸以来，没有一种物理过程能有足够的时间去产生它们。这样，COBE所发现的、形成于最后散射时期的稠密区域，就成为一个难题。

现在对此难题的解释是这样的，这些稠密区域，起源于真空中的量子起伏，它们在宇宙最初瞬间因暴胀而放大，从而使得原先能为光线穿越的微小区域，突然胀大到很大的尺度。而COBE所看到的，正是这个扩大了的结构。

MAP和COBRAS/SAMBA将在（比COBE）更小的标度上观测宇宙涟漪，从而将对较晚时期（最后散射期）的宇宙，为人们提供进一步的情况。为何如此？想象一个球（所谓哈勃球），它在任何时候的直径都为光从创生时刻起所飞越的距离，例如在宇宙1秒时，哈勃球的跨度即为1光秒。若事件地点相互靠近到哈勃球的直径之内，它们就能相互影响，大于这个跨距则不能。

最后散射期的哈勃球直径为30万光年，相当今日1o所跨的天域（为月球表观尺寸的2倍），这要比COBE所能看清的尺度小得多。由于MAP和COBRAS SAMBA能把观测的标度降低到0.1o，故它们能看到背景辐射冲破物质时期所发生的过程。

在此时期之前，被电子散射的光子却跟物质和辐射牢牢地相耦合，而形成单一的光子-重子（诸如质子和氦核）气。光子的压力很强烈，它将阻止火球中普通物质的稠密区域，因自身引力所引发的塌缩。

一旦原子核扫荡了电子，光子气的压力也随之消失。整个哈勃球中的一般物质团块，就突然开始收缩，而形成了今日所见的结构。在这个时期之前，理论认为，稠密区域中的物质必开始塌缩、反弹、再塌缩，换言之，它们处在一种振盈状态。

这意味着，正如在最后散射期之前，光子-重子气来回晃动，就像浴缸中的水。驻波将形成固定的峰和谷，一直穿越宇宙。十分重要的，驻波将在背景辐射上留下印记，这表现为在小的角度上，温度变化中的一系列峰。这要比COBE能测出的角度还要小。

由于在最后散射期，最大驻波可能刚好落入哈勃球的尺度，这将造成第一个峰，也就是具有最大角度的那个峰。较小的驻波，带着许多波峰波谷横穿哈勃球，而产生更小更小角度的峰。这些峰留在背景辐射上的印记，其大小和位置正是宇宙学家一直在寻找的信息。

特别有意思的是第一个峰的角度，这取决于最后散射期哈勃球的尺寸，即光速×最后散射的宇宙年龄。这个角度可能不同于理论序言，因光线从最后散射期飞至今日的途中，被时空的曲率所弯曲。而这个曲率又依赖于宇宙总的物质量，这是一个秘藏在宇宙学参数Ω内的一个量，它是宇宙密度对最终抑制宇宙膨胀的临界密度之比。

若Ω小于1（即宇宙密度小于临界密度），宇宙中全部物质的引力，由于太弱而无法阻止其膨胀，宇宙将一直膨胀下去。垂死的星系将日益成为不断扩大的空间中的孤岛；若Ω大于1，其全部物质的引力将足够地大，最终将阻止其膨胀，并转而使其一直塌缩到大挤压——它是大爆炸的一个镜像，全部创生出的东西皆挤进一微小的容积之中。

第三种可能是Ω刚好为1，则宇宙处在最终塌缩和永远膨胀的刀刃上，膨胀将逐渐趋慢，并在无限远的将来停下来。最终表明，若暴胀论正确，那么我们正好生活在这个刀刃宇宙中。

虽第一峰的角度值能说明Ω值，但若有一个所谓宇宙学常数，这是真空空间斥力的表达，它对大爆炸火球光子飞向我们途中时所受到的弯曲也起作用。

这些宇宙学参数皆相互依赖，新卫星可能难以解开它们。但第一峰是MAP和COBRAS SAMBA将测量出的、多纹路刻痕中唯一的一条。Efstathiou说，COBRAS SAMBA有可能从别的峰中测出2000个有用的数据，MAP将测得几百个。他有望把这些数据结合起来，这就足以确定15个关键的宇宙学参数，那是理论家限定宇宙学模型所必需的。

最终可能表明，峰与峰之间并无规则的间隔，它们的存在依赖于被暴胀所放大的、因量子起伏引起的原始结构种子；另一可能是，结构种子是在所谓大统一论时代的时空“缺陷”所产生的，以后，宇宙进行了相变，自然界的强力和弱电力就此分开。

在相变中形成的时空缺陷，可能呈古怪的形式，诸如零-维的“点状单极子”、1-维的“宇宙弦”和3-维的“纹理”。由于这些缺陷随遇地散遍整个宇宙，它们的记号将是峰与峰间很不规则的间隔。

没有人知道，宇宙结构的种子是出于缺陷呢？抑或是被暴胀所放大的量子起伏？MAP和COBRAS SAMBA可能为我们提供一个肯定的回答。若这些轨道天文台满足了天文学家的梦想，那么，关于时-空的起始和终结这个大问题，将一劳永逸地获得解决。

［New Scientist，1996年10月19日]