我们如何把宇宙作为一个整体来研究?
我的工作重点是宇宙微波背景（CMB） - 微弱的能量残余宇宙大爆炸以及如何通过测量它来指导我们理解宇宙。但是，研究宇宙还有很多其他的方法，研究宇宙的物理学家专门研究从广义相对论到热力学，再到基本粒子理论的方方面面。
我们在几乎每个波长的方案中都能进行测量和最先进的粒子检测器。观察结果来自附近，从最远的空间到达。所有这些证据和理论都可以组合成一个令人惊讶的简单的宇宙标准模型，只有六个参数。这些是定义我们整个宇宙的数字。
宇宙的内容
前三个参数告诉我们宇宙的内容。我们把它们描述为总物质和能量预算的一部分，就像饼图的组成部分。第一个参数描述的数量正常物质它说，原子只占宇宙的5%。
第二个参数描述了暗物质这是一种我们尚不了解的新型基本粒子，占宇宙的25%。
值得注意的是，暗物质的数量，我们可以从宇宙微波背景辐射的微小温度波动的测量中得出，与从恒星和星系运动的观测中得出的值一致。然而，我们从CMB测量中得到的值要精确得多。
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我们的测量还告诉我们一些其他的东西。因为宇宙微波背景来自于解耦的时代——当早期宇宙冷却到足以将光子从大爆炸后束缚它们几十万年的热等离子体中释放出来，导致宇宙变得透明——我们可以清楚地看到暗物质在早期宇宙中存在。更重要的是，我们可以看到，构成我们的原子，只占宇宙总质量的六分之一。
第三个参数是宇宙学常数神秘的暗能量是宇宙加速膨胀的根源。这占宇宙总物质和能量预算的70%。我们也不知道这种暗能量是什么，但我们知道它的存在，因为我们已经通过宇宙加速度直接测量了它的存在。
形成恒星和星系
第四个参数是光深或者宇宙对于穿过它的光子是多么的不透明。这是宇宙学标准模型中最具天体物理学性质的参数。我们的意思是，它抓住了我们对宇宙中第一批恒星的形成和随后的爆炸以及第一批星系形成的整个复杂过程所缺乏的知识。
来自这些早期恒星和星系的强光将宇宙中普遍存在的氢分解为组成它的质子和电子，导致了reionisation宇宙的。在这个过程中，约5%至8%的CMB光子——即在解耦时释放的光子——被重新散射。
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打个比方，考虑到宇宙以前是透明的，现在就好像有一点雾卷了进来。不是太多——你仍然可以看到远处的海岸——但能见度降低了。有趣的是，要确定宇宙的光学深度，需要测量两极分化招商银行。
偏振，连同强度和波长，是光波的三个特性之一。偏振指定了光波振荡的方向。例如，从汽车引擎盖反射的光是水平偏振的。也就是说，光波在水平方向上来回振荡。偏振光太阳镜阻挡了这个振荡方向及其相关的反射眩光。
同样，在再电离过程中释放的电子使CMB光子散射和极化。如果你可以用或不用偏光“太阳镜”来观察宇宙微波背景辐射，你会发现它看起来略有不同。
量子涨落
最后两个参数描述了微小波动的种子，这些波动产生了我们今天在宇宙中所观察到的所有结构。如果我们有一个完整的宇宙模型——一个从微小的量子涨落开始，并成功地预测出直径为2500万光年的球体中物质的涨落的模型——我们可以消除这两个参数中的一个。
不幸的是，虽然我们有一个非常成功的框架来理解宇宙是如何进化的，但我们还不知道所有的联系，所以我们需要它作为一个参数。
它被称为原始的功率谱它描述了三维空间中宇宙密度的波动。在早期的宇宙中，这些波动很小，但随着宇宙的膨胀，这些密度变化在宇宙中变得更大。
在原始宇宙中密度稍高的区域，物质继续聚集在一起，我们现在可以看到星系或星系团;在另一些密度较低的地方，我们几乎看不到任何东西。
剩下的参数称为标量光谱指数但它也是我们了解宇宙诞生的最佳窗口。它告诉我们原始涨落，即存在于宇宙初期的微小能量变化，是如何依赖的角度刻度．
为了更好地理解这一点，让我们用一个音乐类比。这个最终的宇宙学参数允许我们区分“白噪声”和，比如说，“粉红噪声”，其中低音(类似于大的角音阶)比高音(类似于小的角音阶)有更大的响度。
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使用CMB，我们发现，在大角度尺度的振幅下，原始波动比在较小的波动中略大。换句话说，原始宇宙噪音略微粉红色。
在手中使用这六个参数，我们可以计算不仅是CMB的特征任何我们想制作宇宙学测量。例如，我们可以计算宇宙的年龄：138亿年（给予或占4000万年）。
最具约束力的观测是CMB的各向异性——温度的微小波动。然而，宇宙学的标准模型与所有物理和天文学领域的测量结果是一致的。
简而言之,无论我们如何看宇宙,银河调查,通过恒星爆炸,通过大量的光元素,通过星系的速度,或者通过宇宙微波背景——我们只需要上面给出的六个参数,和已知的物理过程,来描述宇宙我们观察。
能够如此简单和定量地描述事物意味着什么?这意味着我们理解了宇宙的各个部分是如何组合在一起形成一个整体的。我们理解自然界的一些深层联系。
这意味着我们可以被证明是错误的 - 而不是由不同的参数，而是通过更好的定量模型来描述自然的更多方面。科学家们研究了很少的系统，可以简单地完全描述，并且具有这种高精度。我们幸运的是，可观察的宇宙是其中之一。
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