一些天文学家为何认为暗能量甚至可能不存在?

发布网友 发布时间：2022-05-29 23:13

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热心网友 时间：2024-09-19 16:51

在现代宇宙学中认为，我们所处的宇宙是由暗能量、暗物质以及普通物质组成，其中暗能量所占比例为68.3%，暗物质为26.8%，而普通物质却只有4.9%，但暗能量到底是什么天文学家也不知道，也就是说组成我们宇宙的70%我们都不知道是什么。

暗物质和暗能量是当今宇宙学的两个重大研究课题，可以说如果对其有了实质性的突破研究成果，这用诺贝尔奖也是无法体现出其研究成果的伟大。

暗物质也是一种物质，真实的存在于当今的宇宙中，并且还占了宇宙物质比例的85%左右，而我们能够看到的普通物质也只是占了15%。

众所周知，由于万有引力的存在宇宙中的天体之间才能够互相绕转，如果一个天体绕转的速度开始变快了，要想拉住它不让它脱离轨道，那么中心天体就必须需要提供更大的引力，因此科学家们提出疑问，明明在一些大星系的周围，天体运动的速度要比理论值更高，为什么这些天体没有飞出去，到底是什么在牵引着它们呢？

很快科学家们开始对银河系和其它漩涡星系外围的恒星运动速度进行测量，再次证明了之前的猜测，星系内的根据发光物质估算的物质质量根本不足以维持星系外围恒星的运动速度，外围恒星以这样的速度运动理论上早就脱离星系分崩离析了，因此科学家们便把这种我们观测不到和不参与到电磁相互作用上的物质称为暗物质。

总的来说暗物质其实就是星系的粘合剂，如果它们突然不存在了，那么许多大型的星系就会分崩离析。

按照目前的理论，宇宙是来自于奇点大爆炸，之后宇宙的空间距离便开始膨胀。

但是大家应该知道的是宇宙中存在的物质和暗物质都是提供引力，因此科学家们便猜测在宇宙大爆炸后，由于引力的存在宇宙空间的膨胀速度应该是逐渐减慢的，但是科学家们观测之后发现宇宙非但没有减速膨胀，相反的是宇宙正在加速膨胀，这就证明了在宇宙中一定还存在某种东西来提供斥力，让宇宙加速膨胀。

因此科学家就把这个东西叫做暗能量，而它的存在就是为了推动了宇宙脱离引力的束缚加速膨胀。暗能量的存在在宇宙加速膨胀中所起的重要作用，是当代天文物理界认知宇宙的主流理论。

首先暗物质和暗能量的共同点是显而易见的，它们都与我们可见的物质几乎没有相互作用，也正是由于这个原因，导致我们根本无法观测出它们，它们不仅不与光子作用也不发生电磁作用，因此我们人类对于对于观测它们根本无法下手。

另一方面暗物质和暗能量的不同点也是非常明显的，之前我们已经说了暗物质提供的是物质之间的引力，而暗能量提供的则是斥力，如果说暗能量主宰着宇宙的命运，那么暗物质则在抗衡暗能量的过程中起到了比可见物质更重要的作用，这是因为暗物质的质量比物质更大。

而近期一份发表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)上的研究称，已经找到新的证据，表明之前科学家用以证明暗能量存在的假设是错误的，也就是说暗能量可能是不存在的。

在1915年爱因斯坦发表了广义相对论，爱因斯坦用其中的场方程来描述宇宙，但是这个方程却预示着宇宙正在膨胀，此前科学家们都认为宇宙是静态不变和无限的，这明显和当时的主流科学观点相矛盾，因此爱因斯坦就给方程加了一个“宇宙学常数”，并且用符号Λ表示，这个宇宙学常数的存在可以使得方程所描述的宇宙处于静态，也就满足了爱因斯坦“永恒宇宙”的观念。

但是爱因斯坦的行为遭到了一些学者的反对，其中最具代表性的就是勒梅特，他指出爱因斯坦这个宇宙学常数不应该是一个定值，并且还说宇宙本身就应该是膨胀的，宇宙开始于一个炽热的奇点，我们可以利用宇宙学常数Λ来描述膨胀速率，但是勒梅特也仅仅是从理论的基础上推导出来的，利用的也还是爱因斯坦的广义相对论场方程，科学理论的对错是需要讲究证据的。

当然，很多人觉得这个宇宙学常数Λ根本没有存在的必要，直到天文学家哈勃的出现，他一直在观测银河系系外星系，并且很多星系都有红移的现象，红移指的其实就是我们观测到的这些星系的电磁波信号的波形被拉长了，在光谱上显示的就是往红段移动，这意味着这个星系在远离我们，并且哈勃还发现距离我们越远的星系，红移量也变得越大，于是科学家们确定了宇宙了加速膨胀。

后来科学家弗里德曼，伽莫夫和诺奖得主吉姆·皮布尔斯都开始加入到完善这个理论的队伍当中，而这个理论也被逐渐完善成了如今我们熟悉的宇宙大爆炸理论。

之前我们就已经说到了勒梅特用宇宙学常数Λ描述宇宙膨胀的速率，但是科学家们其实一直不明白宇宙到底是如何膨胀的，当时最主流的看法是宇宙早期经历了一次剧烈的膨胀，后来逐渐开始减速膨胀，但是科学家们在计算宇宙质量的时候发现宇宙质量竟然是一个负数，但是并没有计算错误，因此他们开始寻找原因。

终于在1998年两个科学家独自观测了Ia型超新星后，发表了宇宙加速膨胀的结论，这一发现预示着宇宙中存在着一种和引力相反的作用力，也就是斥力，这种作用可以迫使宇宙加速膨胀，并且我们把提供这个力的物质叫做暗能量。

科学家们还发现随着宇宙空间的增大，暗能量提供的斥力就会越来越大，在距今45亿年前，宇宙中的暗能量所提供的斥力大于了暗物质和已知物质提供的引力，于是，宇宙开始加速膨胀，后来持续了几十亿年的减速膨胀，直到空间达到现在宇宙空间的75%，就又开始加速膨胀。

科学家一般都是采用Ia型超新星(SN Ia)来计算宇宙中各个星系与地球的距离，科学家们还认为la超新星的光及其变化情况与距离有着严格的对应关系，因此，它们被用来测定距离的“标准烛光”，可以说la超新星是科学家研究宇宙天体运行规律的重要工具。

由于宇宙在膨胀，星系也都在远离地球，就像光波多普勒现象一样出现红移。Ia型超新星的视亮度对应距离，而红移则代表了远离我们的速度，那么要想证明暗能量真实存在就有一个非常关键的假设——la型超新星的亮度都是一样的，其视亮度只与距离有关系。

但就在2020年的1月，韩国延世大学的李永旭（Young-Wook Lee）教授带领的研究团队公布了一项研究成果，在新的研究中新的证据指明，暗能量的关键假设是错误的。

该研究团队利用了高精度的天文望远镜对60个星系中的超新星的进行了观测与分析得出了一个重要的结论:这些超新星的绝对亮度居然与恒星群的年龄有关，两者之间存在显著的相关性，其中年轻的超新星亮度比较低，并且该结论的置信度达到99.5%。

简单的说就是，所有根据研究Ia型超新星而得出的有关暗能量的结论都是错误的。而且根据这个结论，研究团队的人员还指出，如果把超新星本身的亮度演化考虑进去之后，就没有暗能量导致红移的空间了，因此暗能量存在受到了质疑。

虽然最初对于暗物质和暗能量的推论与la超新星有关，但科学本身是不容易马虎的，于是在刚证明暗能量存在的时候还有一些科学家用其他的观测结果和数据来证明暗物质的猜想，比如宇宙微波背景辐射也可以间接证明暗能量的存在，所以现在的我们才会相信暗能量的存在。

因此，即使Ia型超新星的论据被推翻，还会有其他证据证明暗能量存在的。而关于la超新星这个结论，还是需要经过很多研究的检验，这项研究并未止步于此，而最后这些研究讨论将通过检验，或许会改写我们对于宇宙的认识，但不管怎样事实总会被证明的。

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