近幾年的發(fā)現(xiàn)表明,我們的宇宙越來越像由一個高明的巫婆用暗能量、暗物質(zhì)和正常物質(zhì)調(diào)制成的雞尾酒。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種控制宇宙的神秘能量——暗能量的最新證據(jù),這種暗能量可能占宇宙總能量的2/3,它正在把宇宙中的星系及星系中的一切以史無前例的速度相互分離。
近年來,科學(xué)家們一直在尋找宇宙不僅正在膨脹,而且正在加速膨脹的原因。有人認(rèn)為,是神奇的暗能量在遠(yuǎn)距離上把物體推開,從而克服了引力的局部作用。
最近,英國曼徹斯特大學(xué)伊恩。布勞內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)的一個國際天文小組為神秘的暗能量的存在提供了新的證據(jù)。
這些科學(xué)家觀察到,來自遙遠(yuǎn)而明亮的類星體的光被彎曲后,形成了若干個類星體的圖像,圖像的數(shù)目和途中存在的星系所形成的引力透鏡數(shù)目不相符合,由此科學(xué)家斷定,途中必定存在為我們看不見的其他物質(zhì),從而證明了宇宙中確實存在暗能量。
引力透鏡現(xiàn)象是由于來自遙遠(yuǎn)星系的光在到達(dá)天文望遠(yuǎn)鏡之前,會被途中的其他物體的引力所彎曲,和通常的透鏡折射光相似。
據(jù)報道,該天文小組的一位科學(xué)家使用包括宇宙年齡在內(nèi)的參數(shù)和引力透鏡源的可能數(shù)目,計算被引力透鏡折射的類星體的數(shù)目。他發(fā)現(xiàn)這一數(shù)目大約是沒有暗能量存在的情況下類星體圖像數(shù)目的兩倍。因此他推算出,宇宙的2/3必定是由暗能量組成的。
剩下的1/3由暗物質(zhì)(它的形態(tài)至今還不知道)和組成星球與行星的常規(guī)物質(zhì)構(gòu)成。所有這兩種物質(zhì)的引力是正常的引力,即通常的萬有引力。
而暗能量與它們相反,具有長距離的反引力(anti-gravity)性質(zhì)。與神秘的暗物質(zhì)一樣,目前科學(xué)家們并不知道暗能量究竟是什么,但這些新的結(jié)果增加了暗能量存在的可信度?,F(xiàn)在科學(xué)界普遍相信,它是宇宙加速膨脹的原因。
這一新的引力透鏡試驗建立在和過去完全不同的物理論據(jù)上,所以它提供的支持暗能量存在的證明是獨立于其他證明的。
由于通過引力透鏡形成的類星體圖像通常挨得太近,這個天文小組使用了世界上最強大的射電天文望遠(yuǎn)鏡陣列,得到了上千個類星體的無線電照片。他們之所以選擇射電天文望遠(yuǎn)鏡,是因為它們能把細(xì)節(jié)放大許多倍,比光學(xué)望遠(yuǎn)鏡甚至哈勃天文望遠(yuǎn)鏡看得都清楚。
暗能量這個說法直到1998年才出現(xiàn)在天文學(xué)領(lǐng)域里。當(dāng)時,兩組天文學(xué)家對遙遠(yuǎn)的星系中正在爆炸的星球即超新星進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)超新星比他們認(rèn)為的暗淡。這意味著它們的距離比科學(xué)家原來認(rèn)為的更遠(yuǎn)了。
造成這種情況的惟一解釋應(yīng)該是,假設(shè)宇宙的膨脹在過去的某個時間加速了。
天文學(xué)家在這之前一般認(rèn)為,由于單個星系相互作用造成了引力拖拽,宇宙膨脹是逐漸減慢的。但是對這個超新星的觀察結(jié)果表明,有某種神秘的力量在對抗引力的拖拽,使星系以前所未有的加速度相互遠(yuǎn)離。
起初,其他科學(xué)家對這個結(jié)果表示懷疑。也許超新星變暗是因為它們的光被星際塵埃云擋住了,也許超新星本身的光就比科學(xué)家所認(rèn)為的暗。但是經(jīng)過仔細(xì)檢查,所有這些解釋都被擱到了一邊,暗能量的假說出現(xiàn)了。
其實,有關(guān)反引力的想法并不新鮮。早在80多年前,愛因斯坦就已經(jīng)把這種反引力效應(yīng)以所謂的宇宙常數(shù)的名義包括在他的廣義相對論中了。當(dāng)時,愛因斯坦為了不使星球由于相互間的吸引力而擠到一起,設(shè)想宇宙中應(yīng)該還存在一種排斥力,它與引力相對抗,從而使宇宙保持穩(wěn)定。他把這個排斥力稱為宇宙常數(shù)。
上世紀(jì)20年代,哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙并非靜止不動,而是在不斷膨脹。愛因斯坦便放棄了他發(fā)明的這個宇宙常數(shù),并稱這是他“一生中最大的錯誤”。因為愛因斯坦本人和后來的許多天文學(xué)家都把這個宇宙常數(shù)只看作是數(shù)學(xué)上的假設(shè),而不認(rèn)為它和實際的宇宙有多少關(guān)系。直到上世紀(jì)90年代也沒有人想到過這個效應(yīng)會變成現(xiàn)實。
可現(xiàn)在暗能量的發(fā)現(xiàn)證明這個排斥力確實存在。看來,如果愛因斯坦還活著,也許他就會承認(rèn),放棄宇宙常數(shù)是他一生中第二個最大的錯誤。
有關(guān)暗能量的探討十分玄妙。有人認(rèn)為暗能量是從宇宙真空中滲透出來的。有實驗表明,真空似乎并不是空無一物,而是一些虛粒子在時生時滅地冒泡泡。
而另一些天體物理學(xué)家則說,暗能量只不過是宇宙的基本特征,試圖解釋它,就像解釋為什么地球離太陽的距離剛好適合孕育生命一樣徒勞。