研究发现暗能量正在减弱

最新宇宙学研究揭示，长期以来被认为是恒定的暗能量可能随时间减弱，这一发现可能颠覆物理学的基础。

暗能量，宇宙加速膨胀的神秘推手，可能并非恒定不变。最新的宇宙学研究，基于迄今为止最详尽的宇宙地图，暗示这种能量在数十亿年间发生了变化。这一发现若属实，将是近25年来关于暗能量本质的首个实质性线索。

研究结果来自于暗能量光谱仪(DESI)团队，他们公布了一份前所未有的宇宙地图，以及基于该地图的大量测量数据。最引人注目的是，三种不同的观测组合均暗示暗能量的影响可能随时间减弱。

这一发现挑战了暗能量作为真空固有能量——即爱因斯坦所称的“宇宙常数”——的传统观点。如果暗能量并非宇宙常数，那将是一个巨大的发现。

1998年，通过观测遥远超新星，科学家们发现宇宙的膨胀速度随时间加快。根据爱因斯坦的广义相对论，任何物质或能量都能推动宇宙膨胀。然而，随着空间的扩张，所有熟悉的物质和能量种类都会变得更加稀薄，宇宙膨胀应该减缓而非加速。

但有一种物质不会随着空间扩张而稀释——那就是空间本身。如果真空拥有自己的能量，那么随着更多真空(因此更多能量)的产生，宇宙膨胀将加速，正如科学家们所观察到的。这一发现揭示了与真空能量相关的微小暗能量的存在。

DESI团队利用位于亚利桑那州基特峰的望远镜，通过5000根自动旋转的光纤，快速收集数据，创建了最详细的宇宙地图。这份地图记录了大约600万星系的精确位置，时间跨度大约在宇宙138亿年历史的2亿至12亿年间。

DESI的精确制图能力得益于其收集星系光谱的能力——记录每种光色的强度的数据丰富图谱。光谱揭示了星系远离我们的速度，从而让我们了解宇宙历史的不同时期(星系退行速度越快，其年代越久远)。

通过DESI的观测，科学家们希望能够更精确地理解宇宙随时间的膨胀情况。初步结果表明，Lambda CDM模型与观测数据的拟合度相当高，但当DESI地图与其他宇宙学观测数据结合时，两种理论开始出现分歧。

尽管这些结果令人兴奋，但科学家们也警告不要过度解读。宇宙远比一枚硬币复杂，统计显著性取决于数据分析中的微妙假设。

如果暗能量确实在减弱，它可能与宇宙诞生之初的指数膨胀时期所涉及的“标量场”类似。这种场可能起初看起来是恒定的，但最终会随时间逐渐变化。

目前，这些推测仅与DESI的分析结果有最松散的联系。宇宙学家还需要观测更多的星系，才能认真考虑革命性的想法。

未来几年，随着更多新仪器的上线，宇宙学的数据将取得更大的飞跃。如果暗能量减弱的趋势持续，它可能会改变一切。

本文译自 Quanta Magazine，由 BALI 编辑发布。