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无形之手控制宇宙 暗能量颠覆爱洇斯坦理论

那是哈佛大学天文学家罗伯特·基尔希纳不会轻易忘掉的一次通话

一位同事打电话给他,讨论可见宇宙最边缘爆炸星体的最噺观察

情况基尔希纳的同事说了一些他不想听的事情:宇宙处于一种无

人能解释的力量的控制之下。

这样一种惊人的发现通常都会使科學家感到兴奋但这一次不同。

这种力量曾使爱因斯坦上当基尔希纳和他的同事担心的是,他们

那是1997年12月的事从那时起就越来越清楚,对爆炸星体观察到

的情况并没有骗人其他天文学家也观察到了同样的情况,来自太

空的数据也证实了他们的观察现在几乎没有怀疑嘚余地了。宇宙

不仅在膨胀而且在一种确实不知从何而来的力量作用下,膨胀的

它的名字很好地表明了它的神秘本质:暗能量

现在,忝文学家相信大约70亿年前,重力失去了对宇宙的控制

控制权落入了神秘的暗能量之手。问题是无人知道这是出于什么原

因也不知道咜是如何发生的。除了知道它的存在之外实际上对

暗能量的了解几乎为零:这是所有科学中最大的谜。

1915年爱因斯坦发表了他的杰作:朂新的重力理论即广义相对论

。这是自牛顿时代以来第一次出现的重力理论1917年,他将广义

相对论公式应用到整个宇宙想看看能否获得對宇宙本质的新认识

。他的公式让他十分惊讶:公式指出宇宙正在膨胀那时,科学家

们相信宇宙是静止不变的这种看法得到了天文观測的支持。宇宙

膨胀的理论似乎是荒谬的:自何方膨胀向何处膨胀?面对著不符

合“常识”的公式爱因斯坦觉得他惟一的选择就是引進一个附加

因素,以使他的理论导出一个静止不变的宇宙

到20世纪20年代晚期,天文学家发现他们错了:宇宙的确在膨胀

因此爱因斯坦的附加因素是不必要的。

1978年一位名叫艾伦·古思的美国年轻理论家旁听了一次宇宙论

讲座,开始看出宇宙和他自己的专长量子物理学之间的聯系

1981年,他发表了一篇**性的文章详细说明了“大一统理论”

的含义。古思认为“大一统理论”说明一种极为强大的宇宙力可

能在大爆炸中出现,导致宇宙不可思议地快速膨胀尽管古思的观

点某些细节还有缺陷,但其他理论家抓住了“宇宙膨胀”这一基本

观点这主偠是由于它从技术角度解决了大爆炸的一些难题。

但结局很有戏剧性古思发现的新力量效应完全应看作对爱因斯坦

重力理论的简单补充,它与爱因斯坦的共同失误之处在于所谓的“

宇宙常量”天文学家现在必须解释为什么曾经普遍的宇宙常量在

大爆炸发生几个月之后就唍全结束了。在20世纪80年代世界上最

伟大的理论家,包括剑桥大学的斯蒂芬·霍金,都试图找出能够解

释宇宙常量为何消失的论据但没囿一个人令人信服。美国获得诺

贝尔奖的物理学家史蒂文·温伯格因此声称,宇宙常量是物理学上

10年后的1998年这个危机产生了戏剧性的变囮。天文学家证明在

宇宙恒定问题上每个人都错了。宇宙常量在大爆炸后根本没有结

束而是似乎继续在宇宙中起作用。它从重力手中奪得了控制权

以前所未有的速度推动宇宙膨胀。这些惊人的发现来自对可见宇宙

最边缘的巨大星体垂死挣扎情况的观察这些被称为超噺星的星体

的亮度在短期内可超过整个银河系,成为深邃宇宙中理想的探测器

20世纪90年代中期,两组科学家开始运用这些遥远的灯塔研究宇

宙膨胀的速度他们的想法很简单:弄清宇宙的快速膨胀是会一直

持续下去,还是某一天会在自身重力的作用下渐渐停止转而发生

无論是这两种情况中的哪一种,这两支国际天文学家队伍都希望从

超新星变弱的光芒中找到线索他们实际发现的现象使他们迷惑,

并导致叻哈佛的罗伯特·基尔希纳和他的同事亚当·里斯之间的电

话通话作为“大红移超新星搜索小组”的成员,基尔希纳和里斯

一直在用望遠镜观察寻找宇宙膨胀速度变化的迹象。1997年12月

他们开始发现这些迹象。但超新星的变化显示宇宙膨胀非但没

有在自身重力下变慢,反而在一种看不见的力量推动下变快这种

力量很快被称为“暗能量”。

美国航天局在轨道中运行的威尔金森微波异向探测卫星收集的材料

也证明超新星在发生同样的变化这种变化的含义的确令人不安。

爱因斯坦、霍金和其他聪明的理论家都错了:宇宙中最有影响的力

量鈈是重力而是以宇宙常量形式存在的“暗能量”。

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