暗能量被证实了吗

也许我们不能把所有暗能量都混为一谈。

该图显示了宇宙在不同方向上的膨胀率，由康斯坦丁诺斯·米卡斯及其团队在一项研究中估算而得。（图源：波恩大学/K. Migkas et al.）

其实我们并不清楚何为暗能量，这只是我们在宇宙膨胀论的背景下得出的名词。许多理论学家都认为某种量子场是暗能量的驱动力，但这些想法很难与弦理论的见解相一致。

但新的研究提出了一个激进的解决方案：如果暗能量的宇宙原动力不止一种呢?这股合力会在我们的宇宙中产生独特的影响，使其有可能被人们探测到。

遁入黑暗

大约百年前，我们通过哈勃望远镜了解到，我们生活在一个不断加速膨胀的宇宙中。过去的约50亿年里，宇宙膨胀率一直在增加，说明宇宙每一天都在加速膨胀。

委婉地说，我们不知道是什么导致了这种加速膨胀。大约20年前，科学家们在研究远距离超新星时首次注意到它。从那时起，大量的独立观测（包括但不限于:宇宙微波背景、重子声振荡、宇宙空洞等）都证实了加速膨胀是真实存在的现象。

然而，科学家们没有给出真正的解释，而是给加速膨胀起了一个很酷的绰号——暗能量。尽管我们不知道它到底是什么，但多年来，理论家们还是做了一些尝试来解释暗能量（暗能量必须有一些物理来源，而解释我们在自然界中看到的事物的物理来源是理论学家的工作）。

最吸引人的想法之一是，存在某种量子场作为暗能量的原动力，并保持宇宙中各元素的平衡。量子场吸收了时空中的每一点，并负责产生构成我们日常存在的力和粒子。因此，想象有一个新的量子场（科学界从未知道的）具有触发加速膨胀的能力，并不是那么疯狂。

排除万难

也许暗能量是由某种充满时空的量子场引起，但这个假设也有一些缺陷。首先，让我们先来了解下弦理论。

弦理论将自然界的所有物理现象统一在万物理论下。在弦理论中，每一个粒子和每一种力都是超级微小的振动弦的表现。但是要解释物质宇宙的丰富性和多样性，这些弦不能只在三维空间振动。它们需要更大的空间。为了使弦理论合理，我们的宇宙需要一些额外的维度。在那里，弦可以发挥它们的作用，并产生物理行为。一切都发生在最小的尺度上，这就是为什么我们还没有注意到它。

弦理论不是一个完整的自然理论，它面临的最大问题之一，是我们不知道这些额外的维度是如何卷曲的。这可能有多达10^200种构型，每一种都会导致不同的结果。到目前为止，科学家们还不知道哪一种构型属于我们生活的宇宙。

当然，弦理论学家已经做了一些尝试，排除了一些潜在的可能。

黑暗非产自一处

有一种解决方法是，指出暗能量的现实，并认定弦理论是错误的——毕竟，如果弦理论不能预测有暗能量的宇宙，那么它可能就不适合作为万物理论。

又或许，我们并没有以正确的方式思考暗能量。可能不只有一个量子场负责给暗能量供能，而是几个量子场协同合作。这并不是一个疯狂的想法，系鞋带都需要这么多步骤，很难不怀疑大自然暗含的奥秘更为复杂。

哪怕确实是多个量子场产生暗能量，弦理论仍可能与我们的宇宙有关。

但这意味着我们必须找到证据，证明形成暗能量的幕后黑手不止一位。

事实证明，在这些多重暗能量的模型中，暗能量有可能聚集在自己身上，这意味着你在宇宙中旅行时，可以找到大大小小、不同水平的暗能量。总的来说，在整个宇宙中，大尺度效应仍然是相同的（即加速膨胀），但暗能量过剩或不足都可能会影响宇宙中最大的结构，如星系团和宇宙空洞的生长和进化。

现有的设备还没有足够高的灵敏度来测量这些差异，但未来的实验，如美国宇航局的南希·格蕾丝·罗马太空望远镜，可以提供一些见解，帮助我们确定是否真的生活在量子场中。

BY:Paul Sutter

FY:忙碌的北門

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