宇宙加速膨脹的推手——神秘的暗能量

暗能量的本質是所有科學中最重要的且尚未解決的問題之一。但是，究竟什麼是暗能量，為什麼我們要相信它的存在？

後退一步，想想一種更熟悉的體驗：當你把一個球直接拋向空中時會發生什麼？隨著地球引力的作用，球會逐漸變慢，最後在半空中停下來，落回地面。當然，如果你把球扔得夠用力(大約每小時25000英里)，它實際上就會從地球上完全逃離，射入太空，永遠也不會回來。但是即使在這種情況下，地球引力也會繼續微弱地作用在球上，在它逃離地球的時候使它減慢速度。但是現在想像完全不同的東西。假設你把一個球拋到空中，球不是被地球吸引回地面，而是被地球擊退，並被更快地射入天空。這將是一個令人震驚的事件，但這正是天文學家觀察到的宇宙正在發生的事情。

近一個世紀以來，科學家們就知道宇宙在膨脹，所有的星系都在彼此遠離。直到最近，科學家們還相信宇宙在未來只有兩種可能：它可能會永遠膨脹(就像你以每小時25000英里的速度拋出的球)，但是隨著引力把所有的星系拉在一起，膨脹速度會減慢；或者說引力最終可能會使宇宙膨脹停止，最終坍縮成一個點，就像你往上拋的球向地面墜落一樣。

想像一下，當科學家們在1998發現這兩種結果都不正確時會感到多麼驚訝。這些科學家測得宇宙膨脹的比以前更快了，也就是說宇宙在加速膨脹。但是，如果不建造一台時間機器，他們是怎麼知道以前宇宙膨脹速度會比現在慢的呢。

幸運的是，望遠鏡就是一種時間機器。當你在夜間仰望恆星時，你看不到它們今天的樣子，你看到的是很久以前離開恆星的光，通常是數百萬年前的光。通過觀察遙遠的超新星(它們是非常明亮的爆炸恆星)，天文學家可以知曉數億年宇宙的歷史。他們通過測量這些超新星離我們的距離與飛離我們的速度之比，可以算出宇宙膨脹的速率，然後通過比較數億年前宇宙膨脹的速度和今天宇宙的膨脹速度，天文學家發現宇宙膨脹實際上是在加速，而不是像科學家預期的那樣宇宙膨脹是在減速。

引力好像是在把各個星系推開而不是把它們吸引在一起。但是引力怎麼會是斥力呢，我們每天的體驗都表明引力不應該有這種性質。事實上，愛因斯坦的廣義相對論已經預言了引力既可以吸引又能產生排斥，但是這隻在非常特殊的情況下。

相互排斥的引力存在需要一種新的能量稱之為「暗能量」，這種暗能量有著非常奇怪的性質。與普通物質不同，暗能量有負壓，正是這種負壓使引力產生排斥（對於普通物質而言引力總是相吸引）。暗能量似乎在整個宇宙中被平滑地抹去，它只能與普通物質發生引力作用，這使得它不能在實驗室里被檢測到。

最簡單的暗能量形式有兩個不同的名稱：宇宙常數或真空能量。真空能量有另一個奇怪的性質。想像一個盒子隨著宇宙膨脹而膨脹。盒子膨脹后里面的物質數量和盒子膨脹前的數量相同，但是盒子的體積增加了，所以盒子里的物質密度下降了。事實上，隨著宇宙膨，除了真空能量密度保持不變之外，所有東西的密度都下降了(是的，這聽起來很奇怪。就像拉伸一串太妃糖，發現它永遠不會變薄一樣)。

既然暗能量在實驗室中不能被孤立或探測，我們怎麼能準確地理解它是由什麼組成的呢？關於暗能量有許多不同的理論，它們所預測的「宇宙膨脹隨時間的變化」只有微小差異，所以我們探索暗能量的最好方法就是對宇宙膨脹進行更精確的測量。目前，不同的科學家團體正在廣泛的進行這些測量。例如，一組名為「暗能量觀測」的小組正在繪製宇宙中星系的分布圖，以幫助解決這個難題。

還有一種可能性：也許科學家搞錯了方向。也許沒有暗能量，我們的測量實際上意味著愛因斯坦的引力理論是錯誤的，需要加以修正。這將是一項艱巨的任務，因為愛因斯坦的理論和太陽系運行的規則符合得非常好。到目前為止，還沒有一個人對愛因斯坦的理論做出令人信服的改進：該理論正確預測了宇宙的膨脹，但又同意愛因斯坦在太陽系內的理論。

如果你有什麼新理論，請留言告訴我們。

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