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宇宙学重磅发现,暗能量的“发动机”似乎在熄火,将迎来最大变革

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发表于 2025-3-21 09:47:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
一个很大的事情正在发生。去年,1000多名宇宙学家投下了一颗重磅炸弹:暗能量,那个让宇宙加速膨胀的“幕后黑手”,可能在减弱。消息一出,业内震动,但没人敢下定论。毕竟,数据只是初步的,证据也还不够硬。
现在,情况不一样了。

宇宙学重磅发现,暗能量的“发动机”似乎在熄火,将迎来最大变革-1.jpg

暗能量光谱仪(DESI)团队带来了更庞大的数据集,分析范围扩大了一倍,结果更明确:暗能量的“发动机”似乎真的在熄火。与此同时,另一个独立团队——暗能量巡天(DES)也给出了类似的证据。
两个团队,独立观测,得出了相似的结论。这不是巧合。
如果暗能量真的在变化,那对整个宇宙学框架来说就是一次颠覆。在标准宇宙学模型中,暗能量被认为是空间本身的属性,也就是“真空能量”,它应该是恒定不变的。而现在的观测数据表明,它可能在逐渐衰减。
一个非常关键的细节是,暗能量并不是线性衰减,而是先增强,再减弱。换句话说,它在大约60亿年前还在变强,而现在可能进入了减弱期。这意味着,暗能量可能不是一种简单的常数,而是某种演化中的实体。
如果这是真的,那么爱因斯坦的引力理论可能存在漏洞。这不仅是宇宙未来的问题,也是我们对物理世界最基本理解的问题。
从20世纪90年代末开始,科学家通过超新星观测发现宇宙膨胀在加速。爱因斯坦的“宇宙学常数”被重新启用,作为解释加速膨胀的理论基石。但这个常数现在似乎站不住脚了。


DESI的工作方式很独特。它安装在美国亚利桑那州的基特峰天文台,有5000个独立的光纤探测器,每天晚上不停扫描星空,捕捉银河系之外数百万个星系的光谱信息。
第一年的数据覆盖了600万星系,分析发现暗能量可能在变化。但团队非常谨慎,只用了“提示”这个词。三年的数据覆盖了1500万星系,暗能量演化的证据更强了。
更重要的是,科学家们发现,即使去掉宇宙微波背景数据,甚至去掉超新星数据,暗能量的变化趋势依然存在。这说明,这不是某个特定数据集的问题,而是一个系统性的偏离。
从统计学的角度来看,去年数据的显著性达到了3.9 sigma,而现在已经提升到了4.2 sigma。这意味着,如果暗能量是恒定的,那么观测数据出现目前这种偏差的概率只有三万分之一。
这还不是“铁证”,但已经很接近物理学界的“黄金标准”——5 sigma。
与此同时,DES团队也给出了相似的结果。他们的望远镜位于智利安第斯山脉,过去五年拍摄了天空12%的区域,观测了数量空前的超新星,并利用星系的分布来测量宇宙膨胀率。
他们的结果显示,暗能量的变化符合DESI的结论,标准宇宙学模型正在遭遇挑战。
这对物理学界来说,是个让人兴奋,也让人焦虑的时刻。如果暗能量真的在变化,那它到底是什么?一种可能性是,宇宙中存在一种新的基本场,这个场的能量密度会随时间变化,从而导致宇宙加速膨胀的速率发生变化。这类似于早期宇宙暴胀时期的“标量场”机制。另一种可能性是,宇宙的几何结构比我们想象的更复杂,引力可能在大尺度上存在一些尚未发现的修正项。
更激进的观点认为,这可能是弦理论的一种体现。哈佛大学的弦理论学家Cumrun Vafa认为,弦论预言宇宙的真空能量应该是逐渐降低的。现在的观测结果,可能正好吻合这个预言。
但并不是所有人都接受这种观点。
加州大学伯克利分校的物理学家Raphael Bousso则坚决反对。他认为,真空能量应该是恒定的,这不仅是爱因斯坦理论的要求,也是量子场论的基本预测。如果暗能量真的变化,那就意味着存在某种“额外”的物理机制,而目前的观测数据还远不足以支持这一点。
谁对谁错?现在下结论还太早。DESI的终极数据集将在2026年或2027年完成,届时望远镜将观测5000万个星系,绘制宇宙有史以来最精确的三维地图。DES团队也将在今年发布关于宇宙物质分布的新数据,这些数据将进一步检验暗能量的变化趋势。
更先进的望远镜也在路上,比如欧洲的欧几里得卫星、美国的罗曼太空望远镜,以及正在建设中的巨型望远镜阵列。这些设备将在未来十年内彻底改写我们对宇宙的理解。
如果暗能量的变化最终被确认,那宇宙学就将迎来自上世纪爱因斯坦提出广义相对论以来最大的变革之一。
更重要的是,这一切并不是孤立的现象。
近些年来,宇宙学领域出现了一系列异常,比如哈勃常数测量值的不一致、暗物质的奇怪行为、以及宇宙微波背景中的温度波动异常。这些问题可能都是同一个更深层次物理规律的不同表现形式。如果把所有的异常数据拼凑在一起,一个可能的结论是:我们对宇宙最基本的理解,可能真的有问题了。
接下来的几年,将是宇宙学最关键的时刻。
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