敢挑战爱因斯坦

HXMT卫星团队出色地担负起工程组织、望远镜研制和科学系统建设任务,这也使李惕碚在最近十余年有机会腾出手来跟踪宇宙学的进展。

2003年,美国探测宇宙微波背景辐射的卫星WMAP发布了宇宙组分:暗能量73%、暗物质23%、普通物质4%。当学界为宇宙学从此成为“精确科学”而欢欣鼓舞时,李惕碚则根据多年实验观测工作的经验,发现其中存在系统误差。在重新分析了WMAP的原始数据后,李惕碚于2009年公布了新的结果:暗能量68%,暗物质27%,普通物质5%。然而,挑战权威的代价是,这个结果在国内外专业刊物上都发表不了,只能放到网上。2013年3月,欧空局宣布了性能远高于WMAP的微波背景卫星Planck得到的宇宙组分:暗能量68.3%、暗物质26.8%、普通物质4.9%,与李惕碚组的结果几乎完全相同。

李惕碚说:“从WMAP和Planck的数据,我们还得到了一个更重要的结果:微波背景温度分布的四极矩在误差范围内为零,它表明极早期宇宙几乎不存在温度和密度涨落。这不但与建立在广义相对论基础上的大爆炸宇宙学不相容,也完全违背了量子场论对于真空涨落的预期。”

这一次,李惕碚要挑战的是以爱因斯坦、霍金为代表人物的宇宙学标准模型。在这个深入人心的主流模型中,宇宙诞生于一次大爆炸,将在不断地加速膨胀中最终走向大撕裂。“爱因斯坦在提出广义相对论的时候,只知道有物质,不知道有暗能量,整个宇宙只有相互吸引的力,没有相互排斥的力,所以他创造的广义相对论的引力理论适用于黑洞这样的天体系统,却不能用于描述宇宙。”

经过数年的酝酿,对于宇宙的构成、起源、演化及归属问题,李惕碚给出了完全不同的回答。不过,他指出,这种新的模型是否正确,还需要天文观测来检验,按照现在的发展态势,五到十年之内应当可以判定谁是谁非。

人类实现“超越爱因斯坦”的目标需要持续的努力。“在中国,从发展高空气球到发射空间天文卫星,这个过程汇聚了两代人近40年的努力。现在,通过HXMT项目成长起来的研制和科学队伍,以及他们取得的空间探测器国产化的优异成绩,也是我们实现最终的科学目标的可贵基础。”李惕碚说。（全晓书 喻菲 屈婷）