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第1260章 渊天宫(97)(1 / 1)

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但1998年,美国加州大学伯克利分校(UCBerkeley)物理学伯克利国家实验室(LBNL)高级科学家索尔皮尔姆特(SaulPerlutter),以及澳大利亚国立大学布赖恩施密特(BrianSchidt)分别领导的两个小组,通过观测发现,那些遥远的星系正在以越来越快的速度远离我们。换句话说,宇宙是在加速膨胀,仿佛一辆不断踩油门的汽车,而不是像此前科学家所预测的那样处于减速膨胀状态。

这样一个完全出乎意料的观测结果,从根本上动摇了对宇宙的传统理解。那么到底是什么样的力量,在促使所有的星系或者其他物质加速远离呢?科学家们将这种与引力相反的斥力来源,称为“暗能量”。但“暗能量”到底意味着什么?至今我们能够给出的,只是一个十分粗略的宇宙结构“金字塔图景”:所熟悉的世界,即由普通的原子构成的一草一木、山河星月,仅占整个宇宙的4%,相当于金字塔顶的那一块。

,它们不参与电磁作用,无法用肉眼看到。但其和普通物质一样,参与引力作用,因此仍可能探测到。 作为塔基的74%,则由最为神秘的暗能量构成。它无处不在,无时不在,由于我们对其性质知之甚少,所以科学家还不清楚如何在实验室中验证其存在。惟一的手段,仍然是通过天文观测这种间接手段来了解其奥秘。

对Ia类型超新星(supernova)的爆发进行观测,则是最主要观测手段。这种超新星是由双星系统中的白矮星(whitedwarf)爆炸形成的,亮度几乎恒定。这样,通过测量其亮度,就可以知道其和地球之间的距离,进而了解其速度。

借助哈勃这样灵敏的天文仪器的帮助,我们至少可以观测到90亿光年之外,即了解宇宙在90亿年前的信息。霍普金斯大学教授阿德姆瑞斯展示的最新“暗能量”场景如下:

在大爆炸后的初期,宇宙经历了一个急速膨胀阶段。此后,由于暗物质以及物质之间的距离非常接近,在引力作用下,宇宙的膨胀速度开始减速。

然而,至少在90亿年前,宇宙中另外一种力量——表现为排斥力的发生的量的暗能量已经出现,并且开始逐步抵消引力作用。

随着宇宙的膨胀,不断增长的暗能量终于在大约50亿至60亿年前超越引力。此后,宇宙从减速膨胀,转变为加速膨胀状态,并且一直持续至今。

模型:华夏科学院理论物理研究所研究员李淼曾经半开玩笑地表示:“有多少暗能量专家,就有多少暗能量模型。”也许这种说法不无夸张之处,但暗能量在理论方面的混沌状况,从中也可见一斑。

其中,最具戏剧性的理论,则是复活爱因斯坦当年提出的“宇宙常数”(ologicalstant)。1917年,被认为是整个20世纪最伟大的科学家阿尔伯特爱因斯坦(AlbertEste),为了建立一个稳态宇宙模型,最早提出了这个概念。不过,后来就连他本人也承认,“宇宙常数”只是一个错误的概念。

但暗能量的存在,则为宇宙常数提供了新的可能性。如果暗能量就是这个宇宙常数的话,那么它的力量强弱将只和宇宙的大小有关。随着宇宙的膨胀,其体积逐渐增大,因而暗能量也将逐渐增大。最终,它会达到一个临界点,使得宇宙从减速状态变成加速状态,并且一直加速下去。

华夏科学院高能物理所研究员张新民在《财经》指出,迄今为止的观测结果,包括瑞斯最新的结果在内,与爱因斯坦的宇宙常数理论“都很符合”。

但是,宇宙常数距离成为一种确定性的暗能量理论还差得很远。一些科学家半开玩笑地说,按照这种模型,宇宙将一成不变地加速膨胀下去,未免太“枯燥”(b)了一些。当然,最为致命的是,按照量子场论计算出来的宇宙常数,比天文观测获得的上限至少也要高出10的120次方倍。

一个最为诡异但不乏科学依据的解释,是“多宇宙论”。观测和理论或许都没有错,事实上,在我们生存的宇宙之外,还存在多到无法计数的其他的宇宙。科学家们可以想像到的宇宙数量不是以万或者亿来计算的,很可能多到10的1000次方个。每个宇宙都有不同的宇宙常数,而我们恰恰生存在一个宇宙常数很小的宇宙中。仿佛冥冥之中有一个“上帝之手”,把一个适合智慧生命生存的宇宙呈现面前。

但对于这种寄希望多宇宙存在的“人择原理”(anthropiciple),在天文学家和物理学家中间都存在很大的争议。更为尖锐的批评,则认为这种解释与其说是一种科学理论,倒不如说更像一种宗教信仰。

为避免这种冲突,科学家们提出个各种暗能量理论,来代替宇宙常数模型。其中比较有代表性的包括精质(qutessence)模型、幽灵(phanto)模型等,张新民和华夏科学技术大学物理学教授李淼也分别提出了精灵(quto)和全息(holographic)模型。

动态:作为宇宙学中的“黑暗区域”,人们对神秘的暗物质和暗能量了解很少,来自巴斯克地区大学理论物理系研究人员森德拉认为根据过去的观测,我们发现宇宙中大约有5%是由普通物质组成,即我们看到的星系、恒星等,还有27%为暗物质,我们知道暗物质的存在是因为它可以通过引力影响普通的物质,剩余的不到70%则是暗能量,这就是说暗物质和暗能量占据了宇宙中绝大部分的质能,而暗能量则影响着宇宙加速膨胀的机制。