如果暗能量曾经是负能量呢？科学家发现了一种令人惊讶的新可能性

宇宙里有一种东西占据了约七成的内容，却至今没人说得清它究竟是什么。现在有一组研究者提出了一个更大胆的问题：如果这种被称为暗能量的东西，在宇宙早期不仅不推开万物，反而在往回拉呢。

这项由土耳其伊斯坦布尔技术大学物理系奥兹古尔·阿卡尔苏教授领衔的国际研究，已经发表在《物理评论D》上。

论文的核心发现是：在一种既有的引力理论中，同样的当今物质密度，可以对应两段截然不同的宇宙历史。

一条被刻意绕开的岔路

研究团队的切入点叫做并行传递f(T)引力。爱因斯坦的广义相对论用时空的弯曲来描述引力，而并行传递引力换了一套几何语言，它用的是挠率，也就是与"扭转"相关的那种几何性质。

多年来，物理学家一直在尝试扩展这类理论，看它能否在不引入新物质的前提下解释宇宙的加速膨胀。

在这项研究考察的指数形式版本中，方程给出了两个数学分支。

此前的宇宙学研究几乎都走了其中一条。原因不是另一条算不出来，而是它违背了一个源自广义相对论的习惯性预期：暗能量密度应该始终为正。

于是那条岔路被长期搁置。阿卡尔苏团队做的，正是走进这条被绕开的路，看看尽头是什么。

结果相当出人意料。在这条分支上，有效暗能量密度在宇宙诞生后的最初几十亿年里是负的。

它在红移约一点五处穿过零点，对应大约九十五亿年前。此后一直保持为正。

更关键的一点在于，决定这条分支行为的数值取决于宇宙当下的物质密度。这意味着模型并不需要额外引入一个可以自由调节的宇宙学参数。

基础模型总共六个宇宙学参数，与标准模型完全相同。在理论物理里，不增加自由参数却换来新行为，是一件相当罕见的好事。

它可能解开那道著名的裂缝

这套机制之所以引人注目，是因为它与一个长期困扰宇宙学界的难题直接相关。

四种宇宙演化历史展现了暗能量可能的演化方式。与标准模型（灰色）和传统的f(T)引力模型（橙色）不同，一个新近探索的分支（蓝色）预测暗能量在大约95亿年前由负值变为正值。一个扩展模型（蓝色虚线）则认为宇宙加速膨胀可能在大约10亿年前停止。三角形标记了加速膨胀的开始。图片来源：伊斯坦布尔理工大学，改编自Akarsu等人，《物理评论D》112，083532 (2025)。

阿卡尔苏和合作者此前已经在发展一个名为符号转变ΛCDM的情景。在那个框架中，宇宙学常数会在大爆炸之后几十亿年由负转正。

已有分析显示，这样一段历史与暗能量光谱仪的观测结果相当吻合，并能缓解宇宙学中的若干长期矛盾。其中最著名的那道裂缝，叫哈勃张力。

简单来说，天文学家用两种方法测量宇宙今天的膨胀速度，一种基于早期宇宙的微波背景辐射，另一种基于近邻的恒星与超新星，两者给出的数字始终对不上。

这道裂缝已经困扰了学界十余年。

新的引力模型为那个符号转变情景提供了一个可能的物理基础。在加入宇宙学常数的扩展版本中，模型既能与宇宙微波背景保持一致，又能容纳本地测得的更高膨胀率。

这个扩展还带来了另一个令人意外的可能性。宇宙的加速膨胀或许已经放缓，甚至在相当晚近的时期停了下来。

研究团队的一张图给出了更具体的指向：在扩展模型中，加速可能在大约十亿年前就结束了。

近期对暗能量光谱仪数据的分析，也独立提出过类似的可能性。阿卡尔苏对此的说法是，这个情景多年来在数据面前表现得相当稳健，悬而未决的问题一直是什么物理机制能够产生这种行为。

他说，他们于是刻意去看了那条因为违背常规预期而被搁置的分支，而符号的翻转竟然从理论本身自然地浮现了出来。

接下来要过哪几关

任何一个修改引力的理论，都必须先回答一个老问题：太阳系里那些支持爱因斯坦的高精度测量怎么办。

论文给出的答复是，这条替代分支与太阳系检验保持兼容，因为它偏离广义相对论的部分在致密环境中会被自然压制。真正的考场在更大的尺度上。

除了膨胀历史之外，研究者还可以检视星系与大尺度结构的生长方式，以及引力如何通过弱引力透镜效应弯曲光线。星系的运动则提供了另一条检验路径，即红移空间畸变。

这些测量加在一起，足以判断这段宇宙史是否站得住脚。

暗能量光谱仪正在让这种比对变得越来越苛刻。

它通过测量数百万个星系与类星体的位置，构建出迄今最大的三维宇宙地图。二〇二五年三月，合作组发布了前三年的观测结果。

当这些数据与微波背景、超新星和弱透镜测量结合时，暗能量可能在演化而非恒定的线索得到了加强。

必须说明的是，这些线索的强度随所选数据集而变化，且尚未达到确凿发现所需的门槛。

它们也并不能证明暗能量曾经改变符号。

有一个时间顺序值得一提。这项研究最初于二〇二四年十月投稿，比那次发布早了好几个月，属于先有理论、后见苗头。

如今暗能量光谱仪已经完成了为期五年的巡天计划，观测对象超过四千七百万个星系与类星体。

那套完整数据将构成一次更严格的检验。研究团队坦承，他们尚未将模型与全部数据进行比对。

阿卡尔苏说，他们在一个既有理论中找到了一条宇宙的替代路径，下一步是用全部观测数据严格检验它，初步的图景令人鼓舞，而他们尤其关心它能为哈勃张力带来什么启示。

作者们还留下了一句颇具挑动意味的建议：其他修改引力理论里，或许也藏着因为"暗能量密度必须为正"这条成见而被长期忽略的可能性。