聲學峰

敲一口鐘，它會以某些被偏愛的音符鳴響，這些音符由它的大小和形狀決定。對著瓶口吹氣，你會得到一個特定的音高。嬰兒期的宇宙做了一件出奇相似的事：它鳴響了。在復合之前，由物質和光組成的熾熱之湯像聲波一樣來回盪漾，而那些波在宇宙微波背景上留下了一組被偏愛的尺度的指紋。聲學峰就是這枚指紋——一種圖樣，揭示出微波天空上哪些斑點尺度最為常見，我們便從中讀出宇宙最深層的性質。

其中的物理是這樣的。在早期電漿裡，重力把物質拉進較密的原初斑點，而被困住的光的壓力又往外推——這場拉鋸使這鍋湯振盪起來，像真正的聲波一樣壓縮又稀疏，以超過半個光速的速度傳播。當復合在三十八萬年時把一切凍結，每一次振盪都被定格在某個特定的相位上，某些波長恰好被定格在最大壓縮或最大稀疏之處。把溫度漣漪的強度作為它們在天空上張角的函數畫出來，便得到一條帶有一系列隆起的曲線——聲學峰。第一個、也是最高的峰，對應著那個恰好第一次達到最大壓縮的波；其餘的則是它的諧波。

這些峰是一座金礦。第一個峰的張角（斑點約一度寬，是滿月寬度的兩倍）揭示了空間的幾何——而它的位置告訴我們宇宙是平直的。各峰的相對高度則稱量出成分：第一峰與第二峰之比測出普通（重子）物質的量，而第三峰有助於確定暗物質。於是這樣一條曲線，經 WMAP 和普朗克衛星精心測得，同時告訴我們：宇宙在幾何上是平直的，普通物質約佔總量的 5%，暗物質約 27%，其餘皆為暗能量。在整個科學中，很少有哪項測量能以如此之少，約束如此之多。