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图3-6 宇宙中物质的聚集情况可以用这个频谱曲线来表示。横坐标10亿光年处对应的曲线值大致等于10%，意思是说，当你测量宇宙中半径为10亿光年的球形空间内的质量时，你测得的结果会根据这个球形空间在宇宙中的不同位置而变化，变动区间为10%。和我刚开始工作时不同，现在有了高度精确的测量结果，并且它们都符合理论预测。上图中，你可以看到，5个不同实验的测量结果都相互吻合，尽管它们的数据、团队和方法大相径庭。在我看来，这是一件非常了不起的事情。
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最早的三维星系图实在太小了，没办法进行分析。我的同事迈克尔·福格勒（Michael Vogeley）曾经给了我一张图，其中汇集了到1996年为止最全面的测量结果。我问他为什么不在其中加上误差棒来标注测量的不确定度，他说：“因为我不相信它们。”他的怀疑态度事出有因：有些团队声称自己比其他团队强大10倍，所以，他们不可能都是对的。
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全世界各地的研究团队逐渐绘制出更大的三维星系图，并把它们共享到互联网上。我觉得，既然这么多人花了这么多心思在绘制天图上，那必须有人来好好分析这些数据，才对得起他们。所以，我和朋友安德鲁·汉密尔顿组建了一个团队，采用我们在分析宇宙微波时所用的信息论方法来测算星系频谱图，帮他们添砖加瓦。
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安德鲁是英国人，他是个不可救药的开心果，脸上总挂着淘气的微笑，他也是我最喜欢的合作者之一。有一次，我、安德鲁、韦恩·胡（Wayne Hu）和新剃了光头的大卫·霍格（David Hogg）约在一个餐厅见面。我迟到了，于是询问女服务员有没有看见三个人，分别长得像演员罗伯特·雷德福（Robert Redford）、李小龙和侦探科杰克（Kojak），她想了想，笑着说：“罗伯特·雷德福在那边……”
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我和安德鲁分析了各种各样的三维天图，它们的尺度日渐增大，并且都有着令人费解的名字，比如IRAS、PSCz、UZC和2dF，分别包含有5 000、1.5万、2万和10万个星系。安德鲁住在科罗拉多州，我们通过电子邮件和电话讨论了无数次关于频谱测算中的艰难之处。我们还在阿尔卑斯山和落基山脉一起远足，期间探讨的话题也都离不开这个。
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SDSS以全数字化成像和细致的质量控制为基础，绘制出了最大、最清晰的天图，所以我认为它完全值得用最小心翼翼的态度来分析。由于担心成为薄弱环节，我花了很多年的时间来处理许多被不少人认为是最无聊的事情。这个项目的推动者之一吉尔·克纳普教授（Jill Knapp），是吉姆·冈恩的妻子，她每周都会在普林斯顿大学召开例会。每到那时，她就会用很多好吃的食物来招待我们，与此同时，我们在分析室里努力辨认所有构架，试图找出处理它们的方法。比如，某一个特定的方向上能绘制出多少星系取决于很多因素，例如，拍摄那天的天气如何，有多少星际尘埃挡在中间，光纤挡住的可见星系所占的比例等。老实说，这些事真的很枯燥，但我从许多人那里获得了极大的帮助，尤其是迈克尔·斯特劳斯教授（Michael Strauss）和他当时的研究生麦克·布兰顿（Mike Blanton）。与此同时，我还常需要让计算机花几星期时间，无穷无尽地循环计算多达几个太字节的矩阵数表，还要时刻盯着算出来的混乱图形，调试代码，并一遍又一遍地重试。
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就这样过了6年，2003年，我终于提交了两篇论文，每一篇的共同作者都超过了60人。我的一生中，从未有过这样如释重负的感觉——也许写这本书除外。第一篇论文考量了图3-6中的星系频谱图，第二篇则将其与微波背景频谱图结合起来，从中得出一些宇宙参数的度量值。我将一些重点列在了表3-1中；在此我更新了数据，采用了其他人的最新成果，然而，尽管不确定性在下降，但数值并没有太大变化。（表3-1显示，将宇宙微波背景天图与三维星系天图结合起来，我们能测算出一些关键的宇宙参数，误差率仅在几个百分点。）在我上研究生时，人们为宇宙年龄是100亿年还是200亿年而争论得不可开交，对此我到现在还记忆犹新。而现在，我们争论的焦点已经变成了宇宙年龄究竟是137亿年还是138亿年！精密宇宙学的时代终于来临了，我因自己能参与其中小小的一部分而感到兴奋和荣幸。
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表3-1 对一些关键宇宙参数的测算值及误差率
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对我个人来说，幸运女神也随之降临——2004年秋天，我因MIT的终身教职而接受了评估。我被告知，要想获得这个职位，我需要“一个全垒打或者几个二垒安打”。正如音乐家们需要有一张作品的销售前十排行榜一样，我们科学家也需要类似的东西——引用列表。每次有人引用你的论文，就好像在你的帽子上添了一根羽毛。引用这档子事儿有时候很随机，也很愚蠢，人都有从众的倾向，因为一些懒惰的作者会直接抄袭别人的引文，根本连读都不读一下原文。但是晋升委员会还是会把引用率纳入考量，就像棒球教练会考虑击球率一样。就在我祈祷好运时，这两篇论文突然间一跃成为我有史以来引用率最高的论文，其中一篇甚至一度飙升为2004年物理学界引用最多的论文——尽管占据榜首的时间并不长，但对终身教职来说已经足够了。我的好运悄无声息地持续着。《科学》杂志决定将“2003年科学突破”之首颁发给宇宙学，因为宇宙学终于变成了一门可以信赖的科学，并提到WMAP项目和SDSS的分析结果功不可没。
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平心而论，这些数据根本算不上什么突破，只是近年来全球宇宙学家共同推进的一个缓慢而坚定的进步过程。我们的工作算不上具有革命性，也并没有什么令人惊讶的发现。相反，我们只是简单地让宇宙学变得更加可信，让它成长为一种更成熟的科学。对我而言，最大的惊喜就是没有惊喜。
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苏联著名物理学家列夫·朗道曾说过：“宇宙学家经常会犯错，但他们从不优柔寡断。”有太多例子可以证明这句话了——阿里斯塔克斯所声称的太阳距离比实际近8倍，哈勃声称的宇宙膨胀速度比实际快7倍。好在这种野蛮生长的状态已经结束了——我们看到了太初核合成和宇宙聚集对原子密度的各自预测完美吻合，Ia型超新星和宇宙聚集对暗能量密度的分别测算也相互印证。在这些交叉检验中，我最喜欢的是图3-6中展现的那个——图中，我画出了5个不同的测量结果所对应的频谱曲线，尽管它们各自使用的数据、测量团队、所使用的方法有着天壤之别，但你可以从图中看到它们彼此是多么吻合。
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我们宇宙的终极地图
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还有很多未知区域
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现在，我正坐在我的床上，手上敲着这些字，心里想着宇宙学的变迁史。当我还在做博士后时，我们常常谈论，如果能获得准确的数据并最终精确地算出宇宙参数的值，那将是一件多酷的事情。而现在，我们终于可以说：“我们做到了。”答案就在表3-1中。那么，下一步要做什么呢？宇宙学是否已走到尽头？我们宇宙学家是不是该换工作了？
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我的答案是：“不！”为了说明宇宙学里还有很多有趣的领域尚未被探索，让我们擦亮眼睛看一看宇宙学家的成就有多么微不足道吧——我们只是将自己的无知参数化了而已，因为在表3-1中的每一个参数背后，都隐藏着无人知晓的奥秘。比如：
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●我们已经测出了暗物质的密度，可是暗物质到底是什么？
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●我们已经测出了暗能量的密度，可是暗能量到底是什么？
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●我们已经测出了原子的密度（1个原子对应20亿个光子），但是这个数量是怎么产生的？
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●我们已经测量了种子起伏的水平大约为0.002%，但是它们从何而来呢？
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随着数据越来越精确，我们将能越来越精确地测算表3-1中的数值，小数点后的位数也会越来越多。但是，比起把旧参数变得更精确，我更想用它们来测量新的参数。比如，我们可以尝试着测量暗物质和暗能量除密度之外的其他性质。暗物质有压力吗？有速度吗？有温度吗？这将阐明它的本质。暗能量的密度真如目前看起来的那样绝对恒定吗？如果我们能测量出暗能量随时间发生着轻微的改变，或者在宇宙中不是绝对均匀分布的，这将是一个关键的线索，让我们更能理解它的本质，以及它将如何影响我们宇宙的未来。种子起伏除0.002%的振幅外，还有其他性质和模式吗？这将让我们得以窥见宇宙的起源。
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要如何解决这些问题，我真的想了很多很多，但有趣的是，它们的解决方案都一样——绘制宇宙的地图！特别是，我们应该尽可能地用三维方法来绘制。目前，我们能绘制的最大范围是光线能有足够的时间到达地球的宇宙区域。从本质上说，这个区域就是等离子体球（见图3-7左图）的内部。我们已经探索了等离子体球，但正如你在图3-7中所看到的那样，这个球内部超过99.9%的区域都没有被我们研究过。你还能看到，迄今为止最雄心勃勃的三维星系图计划——SDSS只覆盖了一小块地方，只能算宇宙的“后院”，我们的宇宙实在是太庞大了！如果我把天文学家发现的最远星系加到这张图中，它们距离边界还有一半的距离。所以，这张图里的内容还太少，距离一张有用的三维天图，我们还有很长的路要走。
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图3-7 在我们的可观测宇宙中（左图），绘制了天图的部分是如此之小（中图），所占的比例还不到0.1%。正如1838年的澳大利亚（右图），那时我们只沿着澳大利亚的轮廓描绘了一条细细的边界，而内部的绝大部分地区都是无人涉足过的处女地。在中图里，圆圈附近的区域是等离子体（我们今天看到的宇宙微波背景辐射只是来自它暗淡的内边缘），而圆心部分那个娇小玲珑的小结构，则是迄今为止最庞大的三维星系图——SDSS天图。
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