暗能量可能根本不存在？数学家向宇宙学标准模型发起挑战

1998年。

两支互相竞争的天文学团队，同时得出了一个让整个物理学界头皮发麻的结论。

宇宙正在加速膨胀。

注意，不是膨胀。

而是加速膨胀。

这两个字差别极大。

假如你把一个苹果扔出去，它会越飞越慢，因为地球引力一直在拉它。

按照最朴素的直觉，宇宙也应该如此。

138亿年前的大爆炸把所有物质甩了出去。

那么这些星系应该在引力作用下越来越慢。

就像一群被抛向空中的石头。

结果天文学家发现，现实完全相反。

这些星系不仅没有减速。

反而越跑越快。

这就像你把苹果扔出去以后，苹果突然自己踩下油门，一边飞一边加速。

没人知道为什么。

于是科学家不得不发明一个全新的东西。

暗能量。

这个名字听起来像科幻小说。

但过去二十多年里，它却成了现代宇宙学最重要的组成部分。

根据目前最主流的宇宙学模型：

宇宙中约68%的成分是暗能量；

约27%是暗物质；

我们熟悉的一切，包括恒星、行星、银河系、人类以及正在看这篇文章的你。

只占5%。

换句话说。

现代宇宙学告诉我们：

我们根本不知道95%的宇宙是什么。

更离谱的是。

这套理论虽然解释了观测结果，却没人真正见过暗能量。

它既摸不到。

也测不到。

甚至没人知道它究竟是什么。

物理学家只能说：

“反正一定有个东西在推动宇宙加速膨胀。”

于是暗能量就这样被写进了教科书。

直到最近。

美国加州大学戴维斯分校的一群数学家突然站出来说：

也许从一开始，大家就走错路了。

一支铅笔揭开的问题

这项研究发表在《皇家学会A辑》。

论文名字很长。

翻译成人话其实就一句：

你们描述宇宙的数学模型，可能本身就是不稳定的。

论文作者布莱克·坦普尔用了一个很形象的比喻。

他说：

想象一支铅笔竖着立在桌面上。

从数学角度看。

它确实可以保持平衡。

所以它是方程的一个解。

问题在于。

这个解极其脆弱。

哪怕吹一口气。

它都会倒下。

因此虽然数学允许这种状态存在。

但现实世界几乎不可能长期出现。

而他们认为。

现代宇宙学使用的弗里德曼宇宙模型。

就是这样一支竖立在笔尖上的铅笔。

理论上成立。

实际上极不稳定。

什么是弗里德曼宇宙？

绝大多数人都没听说过这个名字。

但所有宇宙学教材都绕不开它。

1922年。

苏联数学家兼宇宙学家
亚历山大·弗里德曼

第一次解出了爱因斯坦场方程的一组特殊解。

在这套模型里。

宇宙满足一个重要假设：

无论你站在哪里。

宇宙看起来都差不多。

既均匀。

又各向同性。

就像一锅被充分搅匀的粥。

没有中心。

没有边缘。

没有特殊位置。

后来几乎所有现代宇宙学模型都建立在这个基础之上。

包括今天大名鼎鼎的ΛCDM模型。

这里的Λ就是宇宙常数。

也就是暗能量。

CDM则代表冷暗物质。

几十年来。

它一直是宇宙学的标准答案。

数学家发现了什么？

问题来了。

如果这套模型真的代表宇宙。

那么它应该具有一个基本特征：

稳定。

也就是说。

即使出现微小扰动。

整个宇宙演化也不会立刻跑偏。

然而研究团队重新分析了控制宇宙演化的爱因斯坦—欧拉方程组后发现：

情况可能恰恰相反。

他们证明。

所有弗里德曼时空在大爆炸附近都存在严重的不稳定性。

小尺度不稳定。

大尺度也不稳定。

某种意义上说。

它甚至可能是所有解里面最不稳定的一类。

这意味着什么？

意味着如果宇宙真的从这种状态出发。

那么极其微小的扰动都会被无限放大。

最终导致宇宙偏离标准模型的预测。

而偏离后的结果恰好会产生一种现象：

加速膨胀。

一个危险的结论

如果他们是对的。

那么过去二十多年最重要的宇宙学发明之一：

暗能量。

可能根本不需要。

因为宇宙加速膨胀并非来自某种神秘能量。

而是爱因斯坦方程自身不稳定性的自然结果。

这有点像什么？

有点像医生发现病人发烧。

然后发明了一种看不见摸不着的“发烧粒子”解释体温升高。

结果几十年后有人说：

等等。

也许病人根本没感染什么神秘粒子。

只是体温计坏了。

当然。

这里必须强调。

这项研究并没有证明暗能量不存在。

它只是指出：

在数学上，存在一种不需要暗能量也能产生宇宙加速膨胀的可能性。

这是两回事。

更大的麻烦：哥白尼原理也被卷进来了

事情到这里还没结束。

论文还顺手碰了一下现代宇宙学另一根支柱。

哥白尼原理。

这个原理非常简单：

地球不特殊。

太阳不特殊。

银河系不特殊。

人类更不特殊。

宇宙中不存在一个“天选之地”。

这是现代科学最核心的信念之一。

然而研究团队指出。

如果他们提出的球对称模型成立。

那么观测者的位置就会变得重要。

换句话说。

宇宙可能存在某种特殊结构。

这显然会挑战哥白尼原理。

不过这里同样存在巨大争议。

因为绝大多数宇宙学家仍然认为现有观测数据更支持标准模型。

物理学史最有趣的地方

其实不是某个理论被证明正确。

而是每隔几年。

总有人跳出来告诉你：

“教科书可能写错了。”

暗物质如此。

暗能量如此。

弦论如此。

量子引力也是如此。

科学从来不是一部不断接近真理的直线。

更像是一群人拿着手电筒在黑暗里摸索。

今天照到这里。

明天照到那里。

有时候发现新大陆。

有时候撞上墙。

这篇论文最重要的意义，也许不在于它真的推翻了暗能量。

而在于它再次提醒了所有人：

宇宙学最尴尬的事实依旧没有改变。

占宇宙95%的东西。

我们仍然不知道是什么。

而所谓的标准模型。

也许只是目前最成功的猜测而已。

（参考：C. Alexander et al, The instability of critical and underdense Friedmann spacetimes at the Big Bang as an alternative to dark energy, Proceedings of the Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Science (2026). DOI: 10.1098/rspa.2025.0912）