當我們把理論計算的結果和這些輕元素實際測量的豐度進行比較時,發(fā)現(xiàn)了一個驚人的結果——宇宙中僅有約5%的物質和能量可以以常規(guī)物質的形式存在。11

暗物質也不可能由反質子之類的反物質構成。大爆炸中產生的所有反物質都在隨后很短的時間內湮滅了,留下的只能是物質和湮滅所產生的光能。而且,任何常規(guī)粒子的反物質都被認為是標準模型的一部分。因此無論暗物質粒子是什么,它們都不在標準模型的框架之內。

卡爾·薩根(Carl Sagan)曾經說過:“偉大的理論需要偉大的證據?！?2宇宙中的大部分成分是完全不同于常規(guī)物質的某種存在,這完全稱得上是偉大的理論。而支撐這個理論的另一個偉大證據,則來自于對CMB的新觀測。CMB在天空中分布的圖像包含了大量信息,隨著數據的增加和精度的提高,大爆炸的秘密在圖像中呼之欲出。

這其中最主要的一條信息是宇宙的整體形狀。根據愛因斯坦的廣義相對論,空間不再是牛頓世界中的靜態(tài)背景。相反,空間將對能量和物質的存在產生響應,并根據質量的分布發(fā)生凹陷和扭曲。同時,空間和時間本身也是不可分割的,它們將以時空的形式形成一個整體。太陽在時空中將產生一個小型凹陷,星系會產生一個更大的變形。同理,宇宙中所有物質和能量的總和,將影響和改變時空的整體形狀。質量太多,宇宙將像球面一樣向內彎曲;質量太少,它會向相反的方向彎曲,形成一個等效于馬鞍面的開放的三維形狀;質量不多不少,宇宙的整體幾何就是平坦的。

在1998年12月下旬,一個氣球被釋放到南極高原的上空,并依靠其搭載的探測器記錄了CMB的詳細分布圖像。在它觀測的那一片天空中,所得到的圖像明白無誤地告訴我們宇宙是平的——這一結論堅決排除了一個僅包含恒星和星系之類可見物質的宇宙模型。13

除此之外,CMB也記錄了有關常規(guī)物質數量的信息。在CMB的原始光線出現(xiàn)時,宇宙中的微小團塊會把物質拉向致密的區(qū)域或者拉離稀疏的區(qū)域,并通過這個過程在宇宙流體中產生波紋。在這里,我們不妨想象往兩個相同的桶里投入兩個相同的球,但其中一個桶中裝的是水,而另一個則是油。假設我們能在球投出去之后,同時拍下每個桶里液面的照片。那么僅憑照片中記錄的液面波紋形式,我們就可以輕松地判斷出哪種流體是水,哪種是油。如果用精度更高的攝影技術(以及有關各種油的詳細知識),我們甚至能分辨出油的種類。