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(duì)是深諳此道的高手——大隱于星體間運(yùn)動(dòng)、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(duì)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(gè)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(duì)物理學(xué)家來說,只要不將想象力與現(xiàn)實(shí)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?!?/p>
當(dāng)然,至今仍有些科學(xué)家對(duì)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(cuò)覺,是由地球與宇宙其他區(qū)域的相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(diǎn)來構(gòu)建宇宙圖景,但很可能整個(gè)數(shù)學(xué)推導(dǎo)也沒錯(cuò)誤。
這些反對(duì)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(duì)方的證據(jù)。
不過,最近科學(xué)家開始寄希望于三個(gè)與暗能量相關(guān)的最新實(shí)驗(yàn)會(huì)給他們做個(gè)了斷。這三大實(shí)驗(yàn)均能以前所未有的細(xì)節(jié)回溯到宇宙起源的時(shí)刻,其數(shù)據(jù)必然會(huì)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(xiàng)目,成員們也明白這個(gè)道理。
忘了誰說過——人類對(duì)宇宙學(xué)的研究就像一個(gè)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(duì)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(diǎn)。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(shí),握緊手中那一點(diǎn)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(yùn)動(dòng),意識(shí)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(jì)學(xué)人》雜志在線版文章報(bào)道,最新開展的三大暗能量試驗(yàn),其中之一是有著“測量3億個(gè)星系”雄心的暗能量調(diào)查(DES)項(xiàng)目,其骨干是一臺(tái)5噸重、579兆像素的暗能量相機(jī),將以當(dāng)前最先進(jìn)水平,在5年內(nèi)每一個(gè)夜晚捕獲星系和星系團(tuán)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(gè)日本項(xiàng)目,將毫不客氣地利用一臺(tái)870兆像素相機(jī)和DES搶生意。該相機(jī)能回望宇宙130億年前的景象,它與DES一個(gè)看得更遠(yuǎn)一個(gè)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(gè)ACTPol(阿塔卡馬宇宙望遠(yuǎn)鏡偏振敏感接收器)實(shí)驗(yàn),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。