颠覆认知！数学家：暗能量或许根本不存在，宇宙膨胀另有原因

​ ​ 你有没有想过，宇宙中最"确定"的东西，可能从来就不存在？过去近三十年，整个物理学界把宇宙加速膨胀的"锅"甩给了一个谁也没见过的东西——暗能量。
​ ​宇宙总能量的68%由它占据着，可它从来没有被任何仪器直接探测到，现在，有几位数学家说了句挺让人震惊的话，说不定它压根就不需要存在。

​ ​不是科幻情节。到了2024年，有三个研究数学的人在《皇家学会学报A》上面发表文章，直接就去挑战标准宇宙学模型的基础，他们觉得，广义相对论本身的数学构建里面，已经藏着加速膨胀的答案。克里斯托弗·亚历山大、布莱克·坦普尔和泽克·沃格勒做了一件事：把爱因斯坦和欧拉的经典方程换了一种写法。
​ ​他们用"自相似变量"重新表述方程，发现标准模型赖以立足的弗里德曼时空——那个假设宇宙均匀膨胀的理想模型——其实是一个"不稳定鞍点"。
​ ​关于不稳定鞍点是怎样的。不妨这样来理解，有一个篮球静止在马鞍形曲面的最高点处，只要有一点风吹草动，它就会朝着任意方向滚落，而宇宙演化也是遵循着类似的规律的，某片区域的物质密度只要稍微低于平均值，其膨胀路径就会偏离标准模型，在中期阶段就会触发加速膨胀。
​ ​这种加速和我们观测到的"暗能量驱动"的加速，量级完全一致。坦普尔说得很直白：星系的加速膨胀本可以从广义相对论中直接预测，根本无需引入暗能量。
​ ​换言之，暗能量可能只是我们对方程"简化过度"后不得不打上的一个补丁。物理学界还没消化完这个结论，另一条路又出现了。​布朗大学理论物理学家萨瓦斯·库希亚帕斯从量子力学切入，提出更大胆的猜想：宇宙自身也许遵循一套"不确定性原理"。

​ ​微观世界里，海森堡告诉我们粒子的位置和动量无法同时精确测定。库希亚帕斯把这一逻辑搬到宇宙尺度上，认为宇宙的大小和膨胀速率同样是"不对易"的——不可能同时被精确锁定。
​ ​把这个假设放到弗里德曼方程里之后，宇宙晚期的加速膨胀就自己出现了，都不用额外加什么暗能量进去，更妙的是，这个模型弄出了能检验的预言，纯宇宙学常数的理论预想得稍微被暗能量的状态方程偏离，而暗能量光谱仪DESI在2024年发布的观测数据当中，正好就存在这种偏差的苗头。
​ ​虽然DESI的结果目前仅有3.5到4个标准差的显著性，远未达到物理学界公认的5个标准差"发现"门槛，但方向耐人寻味。两个理论，两条路径，殊途同归。
​ ​这就会让人想到19世纪的“以太”。科学家们特别相信光的传播得有一种介质，花了好多精力去寻找，最后发现它压根不存在，那暗能量会不会是21世纪的“以太”。
​ ​质疑永远比证明容易。亚历山大他们的研究是基于高度简化的假设，就是宇宙没压力、径向对称，可真实的宇宙有很复杂的结构和各向异性，那这个不稳定性在更接近现实的情况下能不能存在，没人能肯定地说。​库希亚帕斯的理论是一篇单人署名的预印本，还没经过同行评议的严格检验，一个大胆的猜想，得有更多独立验证才能站得住脚。

​ ​科学还挺有意思就在这儿。好几百个星系的红移数据一直在被DESI不断地观测着，欧几里得太空望远镜在2023年7月已经发射升空，薇拉·鲁宾天文台预计在2025年末能够全面开展巡天工作。这些"巨眼"将在未来几年给出更精确的暗能量状态方程测量。届时，"暗能量是否存在"这个问题，或许将从哲学争论变成实证裁决。
​ ​如果暗能量真的只是数学幻象，它近三十年的"统治史"将给科学界一个深刻教训：假设的权威性有时会超越证据本身。一个合理的假设被反复引用后，会悄然获得"事实"的地位。有意思的是，就算暗能量最后被证明是错的，这三十年也不是一点价值都没有，它给宇宙学提供了统一的计算框架，还弄出了好多观测技术和数据分析方法。
​ ​科学的进步有时恰恰依赖"错误"的假设——它至少给出了一个可以被证伪的靶子。没有靶子，射击毫无意义。
​ ​三五年之后，当薇拉·鲁宾天文台积累起足够多的超新星观测数据，当欧几里得望远镜画出大尺度宇宙结构的三维图谱的时候，人类也许就会进入一个全新的认知临界点。
​ ​到那时候，真正值得追问的或许不是"暗能量存不存在"，而是：我们还愿意为多少个"看不见的假设"买单？
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数据来源：
【1】亚历山大·C.,汤普森·B.,沃格尔·C.《弗里德曼-莱曼-罗伯逊-沃克时空的非线性稳定性》。皇家学会A辑，2024年。
【2】库希亚帕斯S.《来自量子不确定性的晚期宇宙加速》。arXiv 预印本，2024年。
【3】DESI合作组。"DESI2024VI:来自BAO的宇宙学约束。"arXiv:2404.03002,2024年。
【4】欧洲航天局。Euclid任务发射与目标。ESA官方网站，2023年。
【5】维拉·C·鲁宾天文台。空间与时间遗产巡天(LSST)概览。rubinobservatory.org，2024年。