第10章　加速的宇宙

暗能量是當(dāng)代物理學(xué)最大的謎團(tuán)之一。對(duì)遠(yuǎn)方爆發(fā)恒星的觀測(cè),顛覆了我們心中對(duì)宇宙原先的印象,并促使我們重新檢討自己對(duì)空間、時(shí)間、物質(zhì)和能量的理解。是什么樣的奇異能量在為宇宙加速?我們對(duì)暗能量這個(gè)憑空出現(xiàn)的時(shí)空推進(jìn)器有多少了解?而這些了解又將在最基礎(chǔ)的層面上揭示什么樣的自然法則?暗能量的存在是如此突兀,一剎那就掩蓋了其他所有的枝節(jié)問題。這就像在一張飯桌上突然出現(xiàn)了一頭大象,餐具搭配是否藝術(shù)就再?zèng)]有人會(huì)注意。當(dāng)我們驚訝地看著宇宙中闖進(jìn)的這頭大象時(shí),腦海里只留下兩個(gè)問題——它究竟從哪里來?又是怎么進(jìn)來的?

破解暗能量謎題的第一個(gè)關(guān)鍵是對(duì)“真空”的認(rèn)識(shí)。量子力學(xué)告訴我們,真空并不完全是空虛的。相反,有大量虛粒子在真空中時(shí)刻不停地產(chǎn)生和消亡。這一活躍的過程在一定程度上暗示了某種能量的存在?；蛘哒f,真空中的能量零點(diǎn)——基態(tài)能量——并不絕對(duì)為零。但是,當(dāng)我們從這個(gè)認(rèn)識(shí)出發(fā)去計(jì)算真空能量時(shí),所得到的結(jié)果卻超出了很多個(gè)數(shù)量級(jí)。

這一差異所帶來的后果是非常嚴(yán)重的。事實(shí)上,真空能量是標(biāo)準(zhǔn)模型在描述亞原子尺度物理時(shí)所能做到的極限。除此之外,再?zèng)]有任何一個(gè)成熟的理論能解釋暗能量的存在。因此,我們必須打破已有的微觀世界觀,或是尋找能為真空能量給出正確數(shù)量級(jí)的新物理,或是提出對(duì)暗能量更超乎想象的解釋。不管怎樣,對(duì)暗能量的理解都將為我們的宇宙觀帶來翻天覆地的變革。

關(guān)于暗能量

物理學(xué)家永遠(yuǎn)是多疑的,當(dāng)有證據(jù)試圖顛覆我們最基本的物理圖像時(shí)尤其如此?？梢韵胂?當(dāng)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家所展示的結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了被廣泛接受的理論時(shí),這些工作一定會(huì)受到特殊的關(guān)照。人們不僅僅會(huì)質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)所采取的方法和分析手段,更需要其他小組進(jìn)行獨(dú)立驗(yàn)證。暗能量的發(fā)現(xiàn)也無法逃脫這一命運(yùn)。事實(shí)上,暗能量最早的化身——宇宙常數(shù)——曾經(jīng)數(shù)次被學(xué)術(shù)界從模型中剔除(最早的一次,是在獲知了哈勃對(duì)膨脹宇宙的觀測(cè)后,被愛因斯坦從引力方程中抹去),在經(jīng)過一段思量之后又被重新拾起。