是誰(shuí)制造了暗能量？它僅有一種嗎？還是很多種？

也許我們不能把所有暗能量都混為一談。

該圖顯示了宇宙在不同方向上的膨脹率，由康斯坦丁諾斯·米卡斯及其團(tuán)隊(duì)在一項(xiàng)研究中估算而得。（圖源：波恩大學(xué)/K. Migkas et al.）

其實(shí)我們并不清楚何為暗能量，這只是我們?cè)谟钪媾蛎浾摰谋尘跋碌贸龅拿~。許多理論學(xué)家都認(rèn)為某種量子場(chǎng)是暗能量的驅(qū)動(dòng)力，但這些想法很難與弦理論的見解相一致。

但新的研究提出了一個(gè)激進(jìn)的解決方案：如果暗能量的宇宙原動(dòng)力不止一種呢?這股合力會(huì)在我們的宇宙中產(chǎn)生獨(dú)特的影響，使其有可能被人們探測(cè)到。

遁入黑暗

大約百年前，我們通過哈勃望遠(yuǎn)鏡了解到，我們生活在一個(gè)不斷加速膨脹的宇宙中。過去的約50億年里，宇宙膨脹率一直在增加，說(shuō)明宇宙每一天都在加速膨脹。

委婉地說(shuō)，我們不知道是什么導(dǎo)致了這種加速膨脹。大約20年前，科學(xué)家們?cè)谘芯窟h(yuǎn)距離超新星時(shí)首次注意到它。從那時(shí)起，大量的獨(dú)立觀測(cè)（包括但不限于:宇宙微波背景、重子聲振蕩、宇宙空洞等）都證實(shí)了加速膨脹是真實(shí)存在的現(xiàn)象。

然而，科學(xué)家們沒有給出真正的解釋，而是給加速膨脹起了一個(gè)很酷的綽號(hào)——暗能量。盡管我們不知道它到底是什么，但多年來(lái)，理論家們還是做了一些嘗試來(lái)解釋暗能量（暗能量必須有一些物理來(lái)源，而解釋我們?cè)谧匀唤缰锌吹降氖挛锏奈锢韥?lái)源是理論學(xué)家的工作）。

最吸引人的想法之一是，存在某種量子場(chǎng)作為暗能量的原動(dòng)力，并保持宇宙中各元素的平衡。量子場(chǎng)吸收了時(shí)空中的每一點(diǎn)，并負(fù)責(zé)產(chǎn)生構(gòu)成我們?nèi)粘４嬖诘牧土Ｗ?。因此，想象有一個(gè)新的量子場(chǎng)（科學(xué)界從未知道的）具有觸發(fā)加速膨脹的能力，并不是那么瘋狂。

排除萬(wàn)難

也許暗能量是由某種充滿時(shí)空的量子場(chǎng)引起，但這個(gè)假設(shè)也有一些缺陷。首先，讓我們先來(lái)了解下弦理論。

弦理論將自然界的所有物理現(xiàn)象統(tǒng)一在萬(wàn)物理論下。在弦理論中，每一個(gè)粒子和每一種力都是超級(jí)微小的振動(dòng)弦的表現(xiàn)。但是要解釋物質(zhì)宇宙的豐富性和多樣性，這些弦不能只在三維空間振動(dòng)。它們需要更大的空間。為了使弦理論合理，我們的宇宙需要一些額外的維度。在那里，弦可以發(fā)揮它們的作用，并產(chǎn)生物理行為。一切都發(fā)生在最小的尺度上，這就是為什么我們還沒有注意到它。

弦理論不是一個(gè)完整的自然理論，它面臨的最大問題之一，是我們不知道這些額外的維度是如何卷曲的。這可能有多達(dá)10^200種構(gòu)型，每一種都會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果。到目前為止，科學(xué)家們還不知道哪一種構(gòu)型屬于我們生活的宇宙。

當(dāng)然，弦理論學(xué)家已經(jīng)做了一些嘗試，排除了一些潛在的可能。

黑暗非產(chǎn)自一處

有一種解決方法是，指出暗能量的現(xiàn)實(shí)，并認(rèn)定弦理論是錯(cuò)誤的——畢竟，如果弦理論不能預(yù)測(cè)有暗能量的宇宙，那么它可能就不適合作為萬(wàn)物理論。

又或許，我們并沒有以正確的方式思考暗能量?？赡懿恢挥幸粋€(gè)量子場(chǎng)負(fù)責(zé)給暗能量供能，而是幾個(gè)量子場(chǎng)協(xié)同合作。這并不是一個(gè)瘋狂的想法，系鞋帶都需要這么多步驟，很難不懷疑大自然暗含的奧秘更為復(fù)雜。

哪怕確實(shí)是多個(gè)量子場(chǎng)產(chǎn)生暗能量，弦理論仍可能與我們的宇宙有關(guān)。

但這意味著我們必須找到證據(jù)，證明形成暗能量的幕后黑手不止一位。

事實(shí)證明，在這些多重暗能量的模型中，暗能量有可能聚集在自己身上，這意味著你在宇宙中旅行時(shí)，可以找到大大小小、不同水平的暗能量?？偟膩?lái)說(shuō)，在整個(gè)宇宙中，大尺度效應(yīng)仍然是相同的（即加速膨脹），但暗能量過?；虿蛔愣伎赡軙?huì)影響宇宙中最大的結(jié)構(gòu)，如星系團(tuán)和宇宙空洞的生長(zhǎng)和進(jìn)化。

現(xiàn)有的設(shè)備還沒有足夠高的靈敏度來(lái)測(cè)量這些差異，但未來(lái)的實(shí)驗(yàn)，如宇航局的南?！じ窭俳z·羅馬太空望遠(yuǎn)鏡，可以提供一些見解，幫助我們確定是否真的生活在量子場(chǎng)中。

BY:Paul Sutter

FY:忙碌的北門

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