第10章　加速的宇宙

暗能量是當代物理學最大的謎團之一。對遠方爆發(fā)恒星的觀測,顛覆了我們心中對宇宙原先的印象,并促使我們重新檢討自己對空間、時間、物質(zhì)和能量的理解。是什么樣的奇異能量在為宇宙加速?我們對暗能量這個憑空出現(xiàn)的時空推進器有多少了解?而這些了解又將在最基礎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,餐具搭配是否藝術就再沒有人會注意。當我們驚訝地看著宇宙中闖進的這頭大象時,腦海里只留下兩個問題——它究竟從哪里來?又是怎么進來的?

破解暗能量謎題的第一個關鍵是對“真空”的認識。量子力學告訴我們,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——基態(tài)能量——并不絕對為零。但是,當我們從這個認識出發(fā)去計算真空能量時,所得到的結(jié)果卻超出了很多個數(shù)量級。

這一差異所帶來的后果是非常嚴重的。事實上,真空能量是標準模型在描述亞原子尺度物理時所能做到的極限。除此之外,再沒有任何一個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)量級的新物理,或是提出對暗能量更超乎想象的解釋。不管怎樣,對暗能量的理解都將為我們的宇宙觀帶來翻天覆地的變革。

關于暗能量

物理學家永遠是多疑的,當有證據(jù)試圖顛覆我們最基本的物理圖像時尤其如此。可以想象,當實驗物理學家所展示的結(jié)果遠遠偏離了被廣泛接受的理論時,這些工作一定會受到特殊的關照。人們不僅僅會質(zhì)疑實驗所采取的方法和分析手段,更需要其他小組進行獨立驗證。暗能量的發(fā)現(xiàn)也無法逃脫這一命運。事實上,暗能量最早的化身——宇宙常數(shù)——曾經(jīng)數(shù)次被學術界從模型中剔除(最早的一次,是在獲知了哈勃對膨脹宇宙的觀測后,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。