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相較於地球內部複雜的相互作用機制，其實我們對整個宇宙的了解要更全面一點。在宇宙的浩瀚無垠面前，一座城市，一顆星球，乃至整個星系都將成為無關緊要的漲落。如今，無數地面望遠鏡、空間望遠鏡已經給我們提供了太多太多宇宙形成的證據。天文學家在這些昂貴且精密的儀器的幫助之下，已經窺探到了宇宙最早期的秘密，甚至，還追尋到了宇宙中的第一縷光——宇宙微波背景。
一切證據都被歸結為包含6個主要參數的宇宙模型，模型背後是日趨完善的宇宙學理論。物質、暗物質和暗能量的占比，宇宙再電離時的光深，原始功率譜的幅度和標量普指數，這6個參數決定了整個宇宙的命運。儘管其中參雜了不少瘋狂的理論和推測，但與觀測事實完美契合的理論預測，無不闡述着它們的正確性。現在，宇宙學家甚至已經開始驗證它們理論預言的二級結論了，比如尋找來自大爆炸的引力波。
那麼，宇宙的運行到底遵從什麼樣的法則？要詳細了解問題的答案，我們首先要藉助的就是愛因斯坦的傑作——廣義相對論。但對我們大多數人而言，想要追上這位百年前天才的思路，實在是太過困難。而萊曼·佩奇（Lyman Page）則在他的新書《宇宙小史》中，為我們提供不一樣的視角。
萊曼·佩奇（圖片來源：其個人主頁）
作為威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）的聯合創始研究者之一，正是以他為代表的一批人，開啟了人類對宇宙精確測量的時代。他不會直接告訴讀者宇宙到今天的年齡是多少，宇宙到底是彎曲的還是平直的，但他會用最簡單的語言告訴你我們為何、又如何探尋這些問題的答案，再一步步引導讀者自己推導出那個誘人的答案。
而對於整個宇宙的運行邏輯，以及對宇宙學探索的前沿，《環球科學》雜誌社有幸聯繫到佩奇先生進行採訪，並整理了以下幾個問題。
《環球科學》：宇宙微波背景（CMB）是何時、如何產生的？那時的宇宙是什麼樣子的？
萊曼·佩奇：宇宙微波背景是在宇宙很年輕、很熱的時候產生的。它是目前標準物理學能追溯到的最早的那部分宇宙。在宇宙誕生後的40年裡，原子物質（帶電的質子和電子）與輻射緊密相互作用。如果你能「看」到當時的宇宙，你會發現你就像站在太陽表面向太陽內部看過去一樣。你看不到很遠的地方，因為輻射會被光子散射掉。你只能看到耀眼的光芒，那時的宇宙就像是被太陽包裹着一樣。
早期宇宙是很簡單的。我們現在看到的宇宙由行星、恆星、星系還有星系團等各種各樣的天體組成。早期宇宙沒有任何天體，只是一團輻射和不同形式原子組成的均勻混合物，有點像一鍋宇宙濃湯。重要的是，這鍋宇宙濃湯中可能存在一些微小變化，這其中的微擾最終演化成了我們在夜空中看到的整個宇宙。
《環球科學》：地球相對於宇宙微波背景輻射的運動意味着什麼？我們能把宇宙微波背景看作一個絕對慣性參考系嗎？
萊曼·佩奇：宇宙微波背景輻射是最理想的參考系，它和以所有極其遙遠的星系形成的參考系有些類似。想象你正在盯着蜂巢旁的一群蜜蜂，其中兩隻蜜蜂可能像地球繞太陽那樣繞飛，但整個蜂群則是蜂巢位置的穩定參考，每一隻蜜蜂都知道自己相對蜂巢的運動。
《環球科學》：我們還需要提高對宇宙微波背景的測量精度嗎？需要提升到什麼精度？又如何做到？
萊曼·佩奇：需要！我們還能從宇宙微波背景學到很多東西，相關的研究仍然是了解早期宇宙，了解宇宙整體的最好方式。人們普遍認為，在我們的探測精度抵達附近星際環境干擾造成的極限之前，我們都應該繼續推進對宇宙微波背景的探測。比如，在某些方向上，銀河系內部的塵埃會阻擋我們的視線，讓我們難以看到銀河系外的情況，但我們目前還沒有達到這個極限。
威爾金森微波各向異性探測器繪製的宇宙微波背景（圖片來源：NASA）
《環球科學》：宇宙在多大尺度上是均勻的？
萊曼·佩奇：大約在2500萬光年的尺度以上，宇宙就是均勻的了。不過我們也觀測到過更大的結構，2500萬年只是一個均值。
《環球科學》：如果宇宙是各向異性的，將對現有的宇宙學模型提出哪些挑戰？
萊曼·佩奇：我猜你的意思是宇宙各向異性高於目前我們觀測水平。首先，這表明有些東西我們沒測到！據我所知，幾乎所有的異常都和隨機波動有關。其中一個經常被稱為半球異常（hemispherical anomaly），這種異常範圍太大，很難偶然發生。也就是說，我們只有一個宇宙可以觀測，所以很難客觀量化什麼是正常的。
《環球科學》：如果我有無限的時間，在宇宙中保持勻速運動，我能回到原地嗎？
萊曼·佩奇：不能！
《環球科學》：是什麼讓冷暗物質模型（ΛCDM model）成為了當今宇宙學的標準模型？
萊曼·佩奇：因為這個模型和觀測數據符合得很好，並且模型早於數據。各種各樣的實驗都能對宇宙進行測量，對其中幾個關鍵參數，卻只有這個模型能和所有觀測數據相符合。現在，我們的觀測已經進入全新的階段，我們開始測量該模型的二次效應，比如宇宙微波背景的引力透鏡，它也符合模型的預測。與我的大多數同事一樣，我們都非常想找到一些違背模型的東西，這就是我們推進科學發展的方式。
《環球科學》：修改的牛頓動力學（MOND）有哪些缺陷？您如何看待康斯坦丁諾斯·斯科迪斯（Constantinos Skordis）和湯姆·茲利希爾（Tom Złośnik）提出的理論（Phys. Rev. Lett. 127, 161302）。
萊曼·佩奇：像斯科迪斯和茲利希爾提出的這一類模型對於進一步鞏固標準模型，為我們指出新事物而言都非常重要。他們修改模型，使其與觀測數據相匹配，與冷暗物質模型相比這是個缺陷。不過，很重要的是，他們對宇宙微波背景的極化做出了預言，而這是可以被檢驗的。還有一些其他在星系尺度的檢驗，這類模型（MOND理論）是用對引力的修正取代了暗物質理論。
《環球科學》：為何弱相互作用大質量粒子（WIMPs）曾經是物理學家最青睞的暗物質候選，而物理學家現在如何看待它？
萊曼·佩奇：我在離開宇宙微波背景相關領域的工作後，就投身軸子探測方面的工作了。軸子是一種暗物質的候選粒子，是弱相互作用大質量粒子的替代者。我的選擇已經表明了我的看法。我們知道暗物質一定存在，弱相互作用大質量粒子作為一種可能非常誘人，因為一些候選粒子看似非常合理，似乎能在早期宇宙中自然而然地產生。但是，現在的測量已經排除了很多弱相互作用大質量粒子的模型，不過，暗物質仍然有一些可能，我們還不知道我們能否在實驗室中測到它們。
《環球科學》：人類對宇宙理解的上一次重大改變是在什麼時候？下一次又可能是什麼時候？
萊曼·佩奇：在我看來，最近一次重大變化是觀測到宇宙正在加速膨脹。在那之後，我們可以用一個簡單的6參數模型描述幾乎所有的宇宙學觀測成果。展望未來，如果我們發現了來自大爆炸的引力波，那將會是下一次革命性的成就。我們還可能發現哈勃常數和我們的預期相悖。後兩者都有希望在實驗上被證實。另外，我還在思考我們對信息和熵的進一步理解會給宇宙學帶來哪些啟示，但目前這方面的工作更多還是在理論領域。宇宙學還有太多懸而未決的問題，它仍然是一個令人興奮的領域。對我而言，最令人激動的還是我們可以通過對宇宙進行極大尺度的測量，來增進我們對宇宙整體的理解。
作為真正引領宇宙學前進的科學家之一，萊曼·佩奇在他的新書《宇宙小史》中更加系統性地向我們描述了這一領域是如何一步一步發展到今天這樣的。和其他宇宙學科普書籍不同，這本書不會簡單粗暴地擺出諸如宇宙年齡一樣的關鍵參數。作者會結合最新的觀測數據，引導讀者一點一點親手推導出整個宇宙的圖景。也不用擔心宇宙學會涉及複雜的計算過程，整個過程已經被作者極力簡化到了「距離=速度×時間」的程度。
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