暗能量不存在？科学家可能发现了宇宙膨胀背后的真正原因

在发现宇宙膨胀之后的很长一段时间里，科学家都普遍认为，宇宙物质之间的万有引力会像刹车一样，把宇宙膨胀的速度慢慢拖慢，就像你往天上扔一块石头，石头虽然在上升，但速度肯定会越来越慢。

然而在1998年的时候，两个独立的天文学家团队通过观测遥远的Ia型超新星（也就是宇宙中的标准烛光）来测量宇宙膨胀速度时，所有人都傻眼了。

因为观测数据明明白白地显示，宇宙的膨胀并没有在减速，反而是在加速，也就是说，那个被扔上天的石头，并没有慢下来，反而像装了火箭推进器一样，越飞越高，越飞越快。

为了解释这个完全违反直觉的现象，科学家不得不给宇宙加入一个新成员——暗能量。

在目前的标准宇宙模型（即ΛCDM模型）里，暗能量占据了宇宙总质能的大约70%，我们并不知道它具体是什么，只知道它应该提供了一种“万有斥力”，把宇宙空间“撑开”。

不过并不是所有人都对暗能量表示认同，这不，根据一项发表在预印本服务器（arXiv）上的研究，暗能量有可能并不存在，科学家可能发现了宇宙膨胀背后的真正原因。

该研究指出，尽管我们已经很努力地去寻找暗能量的踪迹，但迄今为止，我们什么也没有发现，所以我们有理由认为，既然暗能量怎么找都找不到，那会不会是我们一开始用来描述时空的几何学太简单了？

科学家表示，我们现在通用的广义相对论，建立在一种叫“黎曼几何”（Riemannian geometry）的数学框架上。在黎曼几何的世界里，时空虽然可以弯曲，但它有一个非常“硬性”的设定：无论你朝哪个方向看，无论你运动得有多快，时空度量的标准（也就是你怎么定义距离和时间）本质上是对称的、各向同性的。

而此次研究则使用了“芬斯勒几何”（Finsler geometry），我们可以将其简单地理解为，这是“黎曼几何”的一种数学上的推广和延伸，在芬斯勒几何的世界里，时空的度量依赖于观察者运动的速度和方向的，也就是说，时空的几何性质会随着你的运动状态发生微妙的变化。

打个比方，假设你在一个有风的区域测量距离，在黎曼几何中，无论你逆风还是顺风走，尺子上的“一米”永远是等价的，但在芬斯勒几何中，由于时空本身的几何属性随着你的运动方向发生了变化，你顺风走一米和你逆风走一米，在时空的“阻力”或“内在感觉”上就会不同。

在研究工作中，科学家将这个更复杂的芬斯勒几何引入到了描述宇宙膨胀的核心方程——“弗里德曼方程”之中，结果发现，就算方程里根本没有那个代表暗能量的常数，也没有引入任何额外的能量场，方程的解竟然自然而然地推导出了一个加速膨胀的宇宙。

这就意味着，我们之前认为的暗能量可能根本不存在，而宇宙膨胀背后的真正原因，有可能是时空这种“材质”自带的一种几何属性所产生的效应，根据此次研究的计算，当宇宙尺度足够大时，这种效应就会显现出来，表现得就像有一种斥力在推动宇宙膨胀一样。

科学家指出，奥卡姆剃刀原理告诉我们，如无必要，勿增实体。假如能用“几何”本身解释所有现象，为什么要额外假设一种充满了整个宇宙却又看不见的“能量”呢？

当然了，此次研究只是证明了“几何产生加速”在数学上是行得通的，接下来，科学家还需要找到有力的证据来对其进行验证。就目前的情况来看，相关的研究仍在进行之中，期待在未来的日子里，科学家能有更多的发现。

参考资料：From kinetic gases to an exponentially expanding universe - The Finsler-Friedmann equation，arXiv:2504.08062v2