大隱于“黑暗”中的暗能量

張可

自然喜歡隱藏，赫拉克利特這樣警告過我們。如果這也算法則，那暗能量絕對是深諳此道的高手——大隱于星體間運動、蟄伏在原子核深處，從宇宙尺度跨越亞原子尺度，普適性超越一般人類頭腦的想象力。

暗能量假說，現(xiàn)已成為當(dāng)今對宇宙加速膨脹的觀測結(jié)果的解釋中最為流行的一種，宇宙學(xué)家們一直都熱衷于將暗能量從“黑暗區(qū)域”里拖出來，但我們通常見到的總是兩種極端型考證結(jié)果——暗能量99.99%存在，或者暗能量極有可能不存在。

絕大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為，暗能量的證據(jù)已不容置疑。譬如2003年和2012年利用“完全薩克斯-瓦福效應(yīng)”得到的支持暗能量存在的線索，前者還曾被《科學(xué)》雜志冠以“年度發(fā)現(xiàn)”之名。但承認(rèn)它，就意味著必須要回答它的來源與性質(zhì)難題，這也是整個物理學(xué)界必須要跨過的一道坎。目前最簡單和最自然的猜測——它就是愛因斯坦提出的宇宙常數(shù)；如果認(rèn)為這距離成為一條正式理論還太遠(yuǎn)的話，也可以不用常數(shù)，而用涉及到物理學(xué)第五種場力的“第五元素”。

可能對物理學(xué)家來說，只要不將想象力與現(xiàn)實匹配，那用任何方程來描述自己的理論都不在話下，尤其是在暗能量領(lǐng)域——這兒的研究現(xiàn)狀是每一位都自稱拿破侖，或者像我們的科學(xué)家所戲謔的那樣：“有多少暗能量研究者，就有多少暗能量模型。”

當(dāng)然，至今仍有些科學(xué)家對暗能量概念嗤之以鼻，他們甚至認(rèn)為宇宙加速膨脹很可能是一種錯覺，是由地球與宇宙其他區(qū)域的相對運動造成的。這種理論需要當(dāng)事人痛苦地放棄耳熟能詳?shù)馁|(zhì)量守恒定律，換用一種嶄新的觀點來構(gòu)建宇宙圖景，但很可能整個數(shù)學(xué)推導(dǎo)也沒錯誤。

這些反對者通常被視作“異端邪說”，但他們也是有論文發(fā)表的。畢竟在宇宙學(xué)科中，暗能量迄今仍是一種猜想。它表現(xiàn)得就好像地球生命都要取決于它，但卻只有物質(zhì)的作用效應(yīng)，而不具備任何物質(zhì)基本特征。

糟的是，兩邊都拿不出一錘子敲死對方的證據(jù)。

不過，最近科學(xué)家開始寄希望于三個與暗能量相關(guān)的最新實驗會給他們做個了斷。這三大實驗均能以前所未有的細(xì)節(jié)回溯到宇宙起源的時刻，其數(shù)據(jù)必然會被理論家用于構(gòu)建新的暗能量模型，成果無疑也將為暗能量爭執(zhí)的一端加上極有分量的砝碼。

但即便如此，它們可能還是無法搞清暗能量的最基本性質(zhì)。哪怕是再雄心勃勃的項目，成員們也明白這個道理。

忘了誰說過——人類對宇宙學(xué)的研究就像一個自取其辱的故事，原本自以為中心的我們，被自己的科學(xué)發(fā)現(xiàn)推離中心越來越遠(yuǎn)，直至變成了微不足道的存在。

它不僅是說16世紀(jì)。當(dāng)宇宙大爆炸理論建立后，人們一度也滿足于對宇宙的傳統(tǒng)理解，在暗物質(zhì)與暗能量被推導(dǎo)出之前，甚至有人認(rèn)為已看見了物理學(xué)的終點。直到“兩暗”將我們置于如此渺小的境地——所有人類已知的常規(guī)物質(zhì)加起來不到宇宙構(gòu)成的5%。但難道我們被嚇得像地鼠一樣鉆回洞里了嗎？我們只不過在承認(rèn)自己無關(guān)緊要的同時，握緊手中那一點智慧，踮起腳尖叩響一扇完全未知的巨門，如此卑微如此自豪。

背景資料

1998年，宇宙學(xué)家望著遙遠(yuǎn)超新星爆發(fā)的恒星運動，意識到宇宙膨脹呈加速狀態(tài)，在解釋這種加速的過程中，暗能量作為一種彌漫在宇宙空間卻難以察覺的能量形式，擁有了增加宇宙膨脹速度的身份，也成為了當(dāng)今科學(xué)界最令人困惑的存在。

而據(jù)英國《經(jīng)濟學(xué)人》雜志在線版文章報道，最新開展的三大暗能量試驗，其中之一是有著“測量3億個星系”雄心的暗能量調(diào)查（DES）項目，其骨干是一臺5噸重、579兆像素的暗能量相機，將以當(dāng)前最先進水平，在5年內(nèi)每一個夜晚捕獲星系和星系團的清晰圖像，幫助人們描繪引力和暗能量間的拉鋸戰(zhàn)。

而另一個日本項目，將毫不客氣地利用一臺870兆像素相機和DES搶生意。該相機能回望宇宙130億年前的景象，它與DES一個看得更遠(yuǎn)一個覆蓋得更廣，都旨在借助弱重力透鏡效應(yīng)揭示暗能量的形態(tài)。

至于第三個ACTPol（阿塔卡馬宇宙望遠(yuǎn)鏡偏振敏感接收器）實驗，與前兩者不同，將主要研究來自宇宙微波背景輻射（CMB）的微波，這些“遺跡”殘留了大爆炸后38萬年左右保留下的宇宙早期樣貌。