宇宙學重磅發現，暗能量的“發動機”似乎在熄火，將迎來最大變革

2025-03-20 09:46·老胡科學

一個很大的事情正在發生。去年，1000多名宇宙學家投下了一顆重磅炸彈：暗能量，那個讓宇宙加速膨脹的“幕後黑手”，可能在減弱。消息一出，業內震動，但沒人敢下定論。畢竟，數據只是初步的，證據也還不夠硬。

現在，情況不一樣了。

暗能量光譜儀（DESI）團隊帶來了更龐大的數據集，分析範圍擴大了一倍，結果更明確：暗能量的“發動機”似乎真的在熄火。與此同時，另一個獨立團隊——暗能量巡天（DES）也給出了類似的證據。

兩個團隊，獨立觀測，得出了相似的結論。這不是巧合。

如果暗能量真的在變化，那對整個宇宙學框架來說就是一次顛覆。在標準宇宙學模型中，暗能量被認為是空間本身的屬性，也就是“真空能量”，它應該是恆定不變的。而現在的觀測數據表明，它可能在逐漸衰減。

一個非常關鍵的細節是，暗能量並不是線性衰減，而是先增強，再減弱。換句話說，它在大約60億年前還在變強，而現在可能進入了減弱期。這意味著，暗能量可能不是一種簡單的常數，而是某種演化中的實體。

如果這是真的，那麼愛因斯坦的引力理論可能存在漏洞。這不僅是宇宙未來的問題，也是我們對物理世界最基本理解的問題。

從20世紀90年代末開始，科學家通過超新星觀測發現宇宙膨脹在加速。愛因斯坦的“宇宙學常數”被重新啟用，作為解釋加速膨脹的理論基石。但這個常數現在似乎站不住腳了。

DESI的工作方式很獨特。它安裝在美國亞利桑那州的基特峰天文臺，有5000個獨立的光纖探測器，每天晚上不停掃描星空，捕捉銀河系之外數百萬個星系的光譜資訊。

第一年的數據覆蓋了600萬星系，分析發現暗能量可能在變化。但團隊非常謹慎，只用了“提示”這個詞。三年的數據覆蓋了1500萬星系，暗能量演化的證據更強了。

更重要的是，科學家們發現，即使去掉宇宙微波背景數據，甚至去掉超新星數據，暗能量的變化趨勢依然存在。這說明，這不是某個特定數據集的問題，而是一個系統性的偏離。

從統計學的角度來看，去年數據的顯著性達到了3.9 sigma，而現在已經提升到了4.2 sigma。這意味著，如果暗能量是恆定的，那麼觀測數據出現目前這種偏差的概率只有三萬分之一。

這還不是“鐵證”，但已經很接近物理學界的“黃金標準”——5 sigma。

與此同時，DES團隊也給出了相似的結果。他們的望遠鏡位於智利安第斯山脈，過去五年拍攝了天空12%的區域，觀測了數量空前的超新星，並利用星系的分佈來測量宇宙膨脹率。

他們的結果顯示，暗能量的變化符合DESI的結論，標準宇宙學模型正在遭遇挑戰。

這對物理學界來說，是個讓人興奮，也讓人焦慮的時刻。如果暗能量真的在變化，那它到底是什麼？一種可能性是，宇宙中存在一種新的基本場，這個場的能量密度會隨時間變化，從而導致宇宙加速膨脹的速率發生變化。這類似於早期宇宙暴脹時期的“標量場”機制。另一種可能性是，宇宙的幾何結構比我們想像的更複雜，引力可能在大尺度上存在一些尚未發現的修正項。

更激進的觀點認為，這可能是弦理論的一種體現。哈佛大學的弦理論學家Cumrun Vafa認為，弦論預言宇宙的真空能量應該是逐漸降低的。現在的觀測結果，可能正好吻合這個預言。

但並不是所有人都接受這種觀點。

加州大學伯克利分校的物理學家Raphael Bousso則堅決反對。他認為，真空能量應該是恆定的，這不僅是愛因斯坦理論的要求，也是量子場論的基本預測。如果暗能量真的變化，那就意味著存在某種“額外”的物理機制，而目前的觀測數據還遠不足以支援這一點。

誰對誰錯？現在下結論還太早。DESI的終極數據集將在2026年或2027年完成，屆時望遠鏡將觀測5000萬個星系，繪製宇宙有史以來最精確的三維地圖。DES團隊也將在今年發佈關於宇宙物質分佈的新數據，這些數據將進一步檢驗暗能量的變化趨勢。

更先進的望遠鏡也在路上，比如歐洲的歐幾里得衛星、美國的羅曼太空望遠鏡，以及正在建設中的巨型望遠鏡陣列。這些設備將在未來十年內徹底改寫我們對宇宙的理解。

如果暗能量的變化最終被確認，那宇宙學就將迎來自上世紀愛因斯坦提出廣義相對論以來最大的變革之一。

更重要的是，這一切並不是孤立的現象。

近些年來，宇宙學領域出現了一系列異常，比如哈勃常數測量值的不一致、暗物質的奇怪行為、以及宇宙微波背景中的溫度波動異常。這些問題可能都是同一個更深層次物理規律的不同表現形式。如果把所有的異常數據拼湊在一起，一個可能的結論是：我們對宇宙最基本的理解，可能真的有問題了。

接下來的幾年，將是宇宙學最關鍵的時刻。