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宇宙是如何诞生并进化到今天的？它的未来会走向何方？这个科学命题——，或者说哲学命题，困扰了人类几千年。大约14年前，人们曾经认为有一个完美的答案：通过对宇宙背景中微波辐射的观测，天文学家终于验证了埃德温哈勃在1929年提出的猜想，即宇宙诞生于大约137亿年前的大爆炸中。之后，随着宇宙的演化，银河系、太阳系、地球，甚至我们人类都相继出现。

2006年10月，凭借这一重要成就，美国科学家乔治F斯穆特和约翰C马瑟分享了今年的诺贝尔物理学奖。但是我们对宇宙的理解显然才刚刚开始。仅仅一个月后，美国宇航局发布的最新研究结果显示，至少在90亿年前，一种被称为“暗能量”的神秘力量就已经存在。也就是说，整个宇宙诞生后不到50亿年，它就开始受到暗能量的影响。此前，科学家普遍认为，在宇宙的早期，或许这种力量并不存在，因为在当时，熟悉的引力主宰了一切。虽然这个结果仍然不能确定地告诉我们宇宙的未来，但它显然为我们彻底理解宇宙的运行规律带来了新的曙光。相关论文也将发表在2007年2月的《天体物理学报》《天体物理学杂志》上。

　　该研究小组组长、约翰霍普斯金大学教授亚当里斯在接受《财经》采访时表示：“我们离真正理解暗能量还很远。但显然，这是非常重要的一步，因为它给出了更多的‘线索’线索。”为什么宇宙膨胀得更快？暗能量的发现非常引人注目。根据大爆炸理论，大爆炸之后，随着时间的推移，宇宙的膨胀速度会因为物质之间的引力而逐渐减慢，就像一辆缓缓刹车的汽车。也就是说，离地球相对较远的星系应该比离地球较近的星系膨胀得更慢。但是在1998年，加州大学伯克利分校的物理学教授、劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的高级科学家索尔珀尔马特和澳大利亚国立大学的Brian Schmidt分别领导了两个小组，观察到那些遥远的星系正以越来越快的速度远离我们。换句话说，宇宙在加速膨胀，就像汽车踩油门，而不是像科学家之前预测的那样减速膨胀。这样一个完全出乎意料的观测，从根本上动摇了对宇宙的传统认识。那么是什么样的力量在驱使所有星系或其他物质加速离开呢？科学家将这种与重力相反的排斥力源称为“暗能量”。

　　但是“暗能量”到底是什么意思呢？到目前为止，我们能给出的只是一个非常粗糙的宇宙结构“金字塔图”：熟悉的世界，也就是普通原子组成的草、树、山、河、月，只占整个宇宙的4%，相当于金塔顶端的那个。较低的22%是暗物质。这种物质由仍然未知的粒子组成，这些粒子不参与电磁作用，肉眼无法看到。但是和普通物质一样，它参与引力，所以还是可以探测到的。作为74%的塔基，它由最神秘的暗能量组成。它无处不在，无时不在。由于我们对它的性质知之甚少，科学家们仍然不知道如何在实验室里验证它的存在。唯一的手段，仍然是通过天文观测这种间接手段来了解它的奥秘。目前最重要的观测方法是观测Ia型超新星爆发。这颗超新星是由双星系统中的白矮星爆炸形成的，它的亮度几乎是恒定的。这样，通过测量它的亮度，我们就可以知道它与地球的距离，进而知道它的速度。借助像哈勃这样灵敏的天文仪器，我们至少可以观测到90亿光年之外，也就是说，我们可以了解90亿年前宇宙的信息。霍普金斯大学教授阿德姆雷斯(Adem Reiss)展示的最新“暗能量”场景如下：大爆炸后的早期，宇宙经历了快速膨胀阶段。此后，由于暗物质与物质的距离较近，宇宙的膨胀速度在引力的作用下开始减慢。然而，至少在90亿年前，宇宙中的另一种力——作为斥力的暗能量出现，并开始逐渐抵消引力。

　　随着宇宙的膨胀，不断增加的暗能量终于在大约50亿到60亿年前超越了引力。从那以后，宇宙从减速膨胀变成加速膨胀，一直持续到今天。爱因斯坦的遗产中国科学技术大学物理系教授李淼曾半开玩笑地说：“暗能量模型有多少，暗能量专家就有多少。”或许这个说法并不是没有夸张，但从其中也可以看出暗能量在理论上的混乱局面。其中，最引人注目的理论是复活爱因斯坦的“宇宙常数”。1917年，被认为是20世纪最伟大科学家的阿尔伯特爱因斯坦为了建立稳态宇宙模型，首次提出了这个概念。然而，甚至他自己后来也承认“宇宙常数”只是一个错误的概念。但是暗能量的存在为宇宙常数提供了新的可能性。如果暗能量是宇宙的常数，那么它的强度只会和宇宙的大小有关。随着宇宙的膨胀，它的体积会逐渐增大，暗能量也会随之增大。最终会到达一个临界点，使宇宙由减速变为加速，并不断加速。中国科学院高能物理研究所研究员张新民在接受《财经》记者采访时指出，目前为止的观测结果，包括Reiss的最新结果，与爱因斯坦的宇宙常数理论“非常一致”。然而，宇宙常数距离仍然远远不是一个确定性的暗能量理论。有科学家半开玩笑地说，按照这个模型，宇宙会匀速膨胀，这太无聊了。

　　当然可以，最为致命的是，按照量子场论计算出来的宇宙常数，比天文观测获得的上限至少也要高出10的120次方倍。一个最为诡异但不乏科学依据的解释，是“多宇宙论”。观测和理论或许都没有错，事实上，在我们生存的宇宙之外，还存在多到无法计数的其他的宇宙。科学家们可以想像到的宇宙数量不是以万或者亿来计算的，很可能多到10的1000次方个。每个宇宙都有不同的宇宙常数，而我们恰恰生存在一个宇宙常数很小的宇宙中。仿佛冥冥之中有一个“上帝之手”，把一个适合智慧生命生存的宇宙呈现在我们面前。但对于这种寄希望多宇宙存在的“人择原理”(anthropic principle)，在天文学家和物理学家中间都存在很大的争议。中国科学院高能物理所研究员张新民对《财经》记者说，很多人认为这仅仅是一种猜想而已，还远远谈不上“原理”。更为尖锐的批评，则认为这种解释与其说是一种科学理论，倒不如说更像一种宗教信仰。为避免这种冲突，科学家们提出个各种暗能量理论，来代替宇宙常数模型。其中比较有代表性的包括精质(quintessence)模型、幽灵(phantom)模型等，张新民和中国科学技术大学物理学教授李淼也分别提出了精灵(quintom)和全息(holographic)模型。

　　宇宙的未来如果这些替代的暗能量理论能够成立，它们所指向的将是截然不同的宇宙未来：根据精质等动力学标量场(scalar field)模型，宇宙的未来将复杂得多；也许将继续加速膨胀下去，也许会减缓膨胀的速度，甚至走向收缩，导致宇宙最终以与大爆炸相反的“大坍缩”(big crunch)收场。而根据幽灵模型，暗能量将不断增大，导致宇宙以越来越快的加速度膨胀。最终，宇宙将走向“大撕裂”(big rip)。精灵模型则给出了一个“振荡的未来”。张新民对《财经》表示，根据他提出的这一理论，整个宇宙将在加速膨胀和减速膨胀之间反复演绎，“大坍缩”和“大撕裂”这两种极端的情况都不会出现。最大的困难，在于迄今为止，我们能够研究暗能量的手段仍然十分有限。目前，最主流的仍然是借助超新星的观测。但有些人担心，特别是在宇宙早期，可能超新星的亮度也不是恒定的，它也有自己的演化过程。即使这种担心可以排除，鉴于这些超新星距离地球非常非常遥远，观测它们的难度，在瑞斯看来就像在两个月球的距离之外观测一个60瓦的灯泡。即使哈勃望远镜具有非常高的敏感度，也存在难以消除的系统误差。通过对大尺度宇宙结构(比如星系团等)的研究，或许能为暗能量提供新的线索。一旦暗能量存在的话，星系团的形成过程可能要更慢一些，因为引力需要先克服这种斥力。

　　目前，一个空间探测计划斯隆数字巡天(SDSS)已经完成了第一阶段为期五年的运行，一旦全部完成之后，这一足以覆盖四分之一的天空的精细光学成像设备，无疑将披露更多的细节。据悉，目前中国科学家也正在试图利用北京附近新上马的LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱望远镜)来观测超新星，从而探索在中国首次进行暗能量实验研究的可能性。而利用伽马暴(超大质量星体爆发而形成的宇宙高能辐射)，也许将为进一步研究更早期的暗能量提供间接手段。北京师范大学物理学教授朱宗宏在接受《财经》记者采访时指出，目前对于伽马暴天文学的探索还处在初级阶段，有点类似于1998年暗能量刚被发现时的超新星天文学，但其某些性质，从长期来看仍然有可能用来研究暗能量。那么，是否有可能利用实验室来直接研究暗能量呢？一些人已经宣称，可以利用纳米技术来实现这一目标。瑞斯在接受《财经》采访时表示，一些科学家也希望利用短距离(short-range)的引力实验，发现暗能量的线索。美国加州理工学院(CIT)的物理学家西恩卡罗尔(Sean Carroll)也对《财经》记者强调，要找到一个更具确定性的模型，不仅需要天文学上的数据，可能更需要来自粒子物理学的证据。尤其是2007年即将在欧洲投入运行的大型强子对撞机(LHC)，或许“我们可以期待”。

　　不过，由于对暗能量的性质、包括与其他物质的反应机理还不清楚，很多科学家认为，短期之内还无法对实验室内的工作寄予太大希望；更为现实的渠道，或许仍来自天文观测。如果不出意外，普朗克(PLANCK)探测器将于2007年一季度正式升空，它将对天空进行更加精密的探测。在接受《财经》记者采访时，皮尔姆特也表示，由它所在的实验室负责设计的超新星加速探测器(SNAP)，按照计划将于2013年或者2014年升空。“在未来五到十年中，我们对于暗能量的性质或许将有更加清晰的了解。”英国诺丁汉大学物理与天文学院教授克里斯托弗康瑟利斯(Christopher Conselice)对《财经》记者说。几乎没有人否认，暗能量对于整个宇宙学乃至物理学而言，都不啻是一场革命。1979年诺贝尔物理学奖得主斯蒂芬温伯格(Steven Weinberg)曾明确表示，“如果不解决暗能量这个‘路障’，我们就无法全面理解基础物理学。