好吧,坦白说:我很喜欢科学家承认自己可能出错的时候。因为说实话,弄清楚整个宇宙是如何运作的真的很难。非常难。
所以,当我偶然发现一些最新研究,表明暗能量——现代物理学中最广泛接受的概念之一——实际上可能并不存在时,我感到欣喜若狂。剧透预警:宇宙并没有在加速膨胀,我们过去认为已知的一切可能都需要彻底重新审视。
暗能量到底是什么?
在深入这场争议之前,让我们先统一一下认知。暗能量本质上是宇宙用来解释为何其膨胀速度随时间越来越快的一种方式。你看,当天文学家观测遥远的爆炸恒星(即 Ia 型超新星,如果你想说得更专业一点)时,他们注意到一个奇怪的现象:这些宇宙烟花发出的光比预期的要暗,这表明宇宙的膨胀实际上正在加速。
这在 20 世纪 90 年代末被发现时是一件极其重大的事。其影响之大,以至于相关研究人员在 2011 年因此获得了诺贝尔奖。当时的观点是,某种神秘的“暗能量”——有点像一种无形的反重力力量——正在将一切推开。
自那以后,大多数宇宙学家都相当认同这一观点。它已被融入我们的标准宇宙模型中,这基本上相当于宇宙版的厨师秘方。
但现在出现了剧情反转
牛津大学的苏比尔·萨卡尔(Subir Sarkar)教授以及印度塔塔基础研究所的研究人员加入了讨论。这些人决定重新审视其他人一直在使用的同一批超新星数据——特别是所谓的 Pantheon+ 数据集,其中包含对 1700 多颗此类垂死恒星的观测数据。
有趣的地方来了:研究人员发现,Ia 型超新星的亮度实际上可能取决于一个此前无人充分考量的因素——爆炸恒星的年龄。如果你没有仔细校正这一点,你可能会错误地得出宇宙正在加速膨胀的结论,而实际上它正在做完全不同的事情。
萨卡尔教授解释道:“我们发现,Ia 型超新星的亮度取决于其来源恒星的年龄。如果不考虑这种效应,可能会导致错误地得出膨胀率正在加速的结论。”
一旦他们应用了这一校正?宇宙加速膨胀的证据基本上消失了。事实上,他们的分析表明,膨胀实际上可能正在减速。
但等等——事情变得更奇怪了。当他们检查这种表观加速在各个方向上是否一致(标准模型假设它应该是一致的)时,他们发现了一个引人注目的现象:加速似乎主要指向一个方向——也就是我们在局部空间中运动的方向。如果暗能量真实存在并对此负责,那么朝哪个方向看都不应该有影响。宇宙在各个方向上看起来应该是一样的。
这种方向性差异相当重要。这表明我们所看到的可能根本不是宇宙学效应,而是与我们自身所在的太空角落有关。
当然,并非所有人都同意
在你开始改写天文学教科书之前,你应该知道,这种解释并没有让所有人都满意。同一期刊上发表的另一篇论文——由同样在牛津大学的玛丽亚·文琴齐(Maria Vincenzi)教授撰写——认为证据仍然强烈支持宇宙加速膨胀。
文琴齐的团队表示,他们已经考虑了同样的超新星环境效应,但仍然发现宇宙在加速膨胀。他们本质上是在说:“嘿,我们知道这些超新星很复杂。我们已经做足了功课。膨胀仍在加速。”
老实说?这有点令人欣慰。科学本应如此运作。不同的团队审视相同的数据,争论方法论,并最终(希望如此)趋近于真理。
我们该如何解决这一问题?
关键在于:双方都知道,一个更大规模的数据集将有助于解决这场辩论。幸运的是,援助即将到来。
位于智利的鲁宾天文台目前正在开展一项名为“时空遗产巡天”(LSST)的项目,该项目将观测数十万颗超新星。这与我们一直使用的 1700 颗数据相比是一个巨大的飞跃。有了这样的数据,我们最终应该能够判断暗能量是否真实存在,我们是否一直在犯系统性错误,或者真相是否更加离奇。
为什么这很重要(即使你不是天体物理学家)
我知道你在想什么:“故事挺酷,但我为什么要关心关于暗能量的辩论?”
原因如下:理解宇宙很重要。不仅因为它在智力上令人着迷(尽管它确实如此),还因为宇宙学标准模型支撑着我们对万物运作方式的大量理解。如果暗能量不存在,或者其运作方式与我们想象的不同,那将对从我们对大爆炸的理解到宇宙最终命运的一切产生连锁反应。
此外,老实说?我只是喜欢科学愿意自我质疑。二十多年来,暗能量一直是教科书上的内容。而现在一些研究人员说:“等等——让我们再仔细检查一下。”这正是科学方法按预期发挥作用的表现。
那么你怎么看?暗能量是真实的,还是我们一直在追逐一个宇宙幽灵?就我个人而言,我属于“让我们建造更多望远镜并弄清楚这一点”这一派。宇宙本身就足够怪异,不需要我们编造东西——但它也足够怪异,以至于真相可能比我们想象的任何事物都要