王梅推了推眼镜，轻声说：“那得多快啊……”
“超光速。”费政老师点头，“但这是时空本身的膨胀，不违反相对论。暴胀理论预言宇宙应该是平坦的，而且背景辐射应该几乎各向同性——这两点后来都被观测证实了。”
他继续向右移动粉笔。
“暴胀结束后，宇宙继续膨胀冷却。大约在大爆炸后3分钟，宇宙温度降到约10亿开尔文，氘核得以稳定存在，并迅速引发一系列核聚变，合成了氦-4、氦-3和少量锂-7。”费政老师看向王梅，“这个过程被称为 ‘大爆炸核合成’ ，它产生了宇宙中原初的轻元素。理论预测的丰度，与今天我们观测到的宇宙中轻元素的丰度高度吻合。这是大爆炸理论的第一个关键证据。”
“第二个证据呢？”晓晓轻声问。
“宇宙微波背景辐射。”费政老师说，粉笔停在时间轴上一个位置，“大约30万年后，温度降到约3000开尔文，电子和原子核结合成中性原子，光子开始自由传播。1965年，彭齐亚斯和威尔逊偶然发现了这种均匀的微波辐射——温度2.7开尔文，遍布整个天空。这是大爆炸的‘余晖’。”
他在黑板上写下“CMB: 2.7K”。
“1992年，”费政老师的声音提高了一些，“COBE卫星首次精确测量了它的黑体谱，并发现了微小的各向异性——十万分之一的温度起伏。这些起伏，正是后来星系、恒星、行星形成的‘种子’。”
张明举手：“老师，那这些起伏是怎么变成星系的？”
“通过引力。”费政老师说，“密度稍高的区域引力更强，会吸引更多物质，就像滚雪球。经过几十亿年，这些微小的涨落逐渐放大，形成了我们今天看到的宇宙大尺度结构——星系、星系团、超星系团。”
他停下来，看着黑板上的时间轴：“所以，宇宙起源于一次炽热致密的大爆炸，经历了暴胀，逐渐冷却，形成了原子、星系、恒星、行星，并且至今仍在膨胀。”
周博追问：“那宇宙会一直膨胀下去吗？”
费政老师顿了顿，表情变得微妙。
“这个问题，”他说，“在1996年的今天，还没有定论。”
他在时间轴的右端画了三个分支：一个向上弯曲，一个向下弯曲，一个直线延伸。
“宇宙的未来取决于它的总质量和能量密度。”费政老师解释，“如果密度超过临界密度，引力最终会战胜膨胀，宇宙将停止膨胀并开始收缩，最终可能坍缩回一个奇点——这叫‘大挤压’。”
“如果密度低于临界密度呢？”肖恩问。
“那么宇宙将永远膨胀下去。”费政老师说，“星系之间的距离会越来越远，恒星会燃烧殆尽，宇宙会变得越来越冷、越来越暗，最终进入‘热寂’状态。”
“那如果密度正好等于临界密度呢？”朱娜认真地记着笔记。
“那么宇宙将处于‘临界’状态。”费政老师画了一条水平的虚线，“膨胀速度会逐渐趋近于零，但永远不会反转。这样的宇宙是‘平坦’的。”
他停下来，看着我们：“而COBE的观测数据暗示——宇宙很可能就是平坦的。”
王强皱着眉头，挠了挠他那头乱发：“可是老师，我们算过啊，能看见的星星、星系，加上气体、尘埃，顶多占临界密度的5%左右。就算加上暗物质——您刚才提到过暗物质——也还差得远啊。”
“问到了关键点。”费政老师赞许地看了王强一眼，“确实，我们能观测到的重子物质——也就是组成你我的普通物质——只占临界密度的不到5%。而通过星系旋转曲线、星系团动力学、引力透镜等观测，我们推断还存在大量暗物质。”
他在黑板上写下“暗物质：≈25%”。
“暗物质不发光，不吸收光，只通过引力与普通物质相互作用。”费政老师解释，“它的本质是什么？我们不知道。可能是某种弱相互作用大质量粒子，简称WIMP；也可能是其他新奇粒子。这是当前物理学最大的谜题之一。”
“那加上暗物质呢？”贾永涛追问，“够了吗？”
费政老师摇摇头：“即使加上暗物质，也只占临界密度的30%左右。还差70%。”
教室里安静下来。
窗外风声似乎更响了，吹得窗户咯咯作响。
“那剩下的70%……”晓晓轻声说，声音几乎被风声淹没。
费政老师沉默了几秒钟，然后缓缓开口：“有一些理论家在讨论各种可能性。也许是爱因斯坦当年引入又抛弃的‘宇宙学常数’，也许是一种随时间演变的‘精质场’，也许……我们现在的理论根本不对，需要全新的物理。”
他没有在黑板上写下任何字，只是用粉笔在“暗物质”后面画了一个大大的问号。
“要回答这个问题，需要更多的观测，更精确的数据，也许还需要新一代的物理理论。”费政老师放下粉笔，拍了拍手上的灰，“而这，正是你们这一代人可能会参与解决的难题。”
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