直視星空，破解宇宙膨脹

重點提要：

1. 某種因素導致宇宙加速膨脹，但究竟是什麼？科學家認為若不是一種稱為暗能量的作用力，就是必須修正對重力的理解。假如暗能量真的是主因，則至少可能有兩種解釋。

2. 一項稱為暗能量調查（DES）的新計劃，將全力研究宇宙膨脹的過程，以及暗能量如何阻礙星系在空間中的聚集，來破解此謎題。

3. DES將觀測超新星、太初聲波的特徵、重力透鏡（光經過宇宙里的物質時產生偏折）與星系團，以這四種探測方式來解答這些難題。

為何宇宙會加速膨脹？這個難題是現今科學界最大的未解謎題之一。

將近100年前，哈伯發現宇宙正在膨脹：幾乎所有的星系都在遠離我們銀河系，而且越遠的星系，退行速率越快。那項發現固然影響深遠，但我們在1998年看見了另一個更令人吃驚的現象：膨脹正加速進行中。

在20世紀的大部份時間裡，科學家認為隨著時間進展，重力將在各處把星系聚集在一起，減緩宇宙膨脹。兩組研究超新星的團隊，把那些爆炸的恆星當做測量宇宙距離的指標，卻發現宇宙實際上正加速膨脹。當這項引人注目的發現經由其他觀測證實後，便獲頒了2011年諾貝爾物理獎。

為了解開這個謎，宇宙學家有兩種不同的看法，任何一種都足以完全改變我們對自然定律的理解。一種看法認為牛頓（以及愛因斯坦）並未完全理解重力：雖然在地球上以及太陽系裡，重力總讓物質互相吸引，但在星系際空間的廣闊距離上，重力變成了斥力。我們或許應該修正重力理論，以運用在宇宙尺度上。

另一種看法認為宇宙里充滿了某種看不見的東西，現在稱為暗能量，可抵消重力作用，使物體互相排斥，而非互相吸引。宇宙學的測量指出，若暗能量真的存在，將構築今日宇宙整體質能（根據愛因斯坦的知名公式E＝mc2，質量等同於能量）的70%；暗物質是一種與暗能量無關的隱形物質，大約佔據25%；構成原子、恆星、行星與人類的普通物質，僅貢獻了5%左右。

由於這幅圖像可簡潔解釋星系和宇宙大尺度結構的形成，並符合迄今為止所有的觀測結果，因此比起重力在大尺度上遵循不同規律運作的看法，這幅圖像獲得更多人注意。

但我們該如何確定暗能量正是造成宇宙加速膨脹的原因？此外，就算真的是暗能量造成，那麼它的本質又是什麼？我們最近展開了一項雄心宏偉的計劃，稱為「暗能量調查」，期待能夠更加理解為何宇宙似乎加速撕裂。

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