新研究表明,第五元素可能不存在,暗能量只是一種錯覺

天文 宇宙 相對論 愛因斯坦 徐德文 2017-04-05

新研究表明,第五元素可能不存在,暗能量只是一種錯覺

暗能量可能是宇宙中最神祕的東西,和它同樣神祕的還有暗物質,二者據信佔據了整個宇宙95%的質量/能量。暗物質還好一點,至少從星系邊緣的引力異常中,我們還可初窺端倪,但暗能量可能就沒那麼幸運了,即使在標量場理論中它被稱為加速宇宙膨脹的第五元素,暗能量依然停留在假說階段,並沒有直接證據證明它的存在。一個邏輯推理是,因為觀察到宇宙正在加速膨脹,又沒有其它因素願意站出來對此負責,所以就假設有一種叫暗能量的東西,就是你,就是你了,你得為宇宙膨脹負全責,全然不管暗能量或者所謂的第五元素同不同意。事實上確也無須徵求它們的意見,它們存不存在都還是一個撲朔迷離的未知數呢。

來自匈牙利羅蘭大學和美國夏威夷大學的研究團隊,通過數學模擬引力對代表暗物質的數百萬個粒子的影響,重建了宇宙初期物質的聚集模式,發現並不需要暗能量來對宇宙的膨脹承擔責任,宇宙的膨脹並不均勻,不同地區膨脹的速度並不相同。如果你站在宇宙的外面往裡面看,你會發現宇宙是由無數超星系團構成的纖維狀結構,中間是巨大的空洞。此前的理論認為,整個宇宙都在均勻膨脹,這些空洞和星系之間的距離越來越大,因而引入了暗能量的概念。但愛因斯坦的廣義相對論方程是如此複雜,科學家們在計算的時候不得不採用了一些近似值,團隊的領頭人拉斯洛·多博斯博士指出,正是這種依靠近似值的方法導致了嚴重的副作用,造成我們以為宇宙結構變化需要暗能量的錯覺。

研究人員重建的宇宙演變模型表明,宇宙的空間泡沫和和圍繞它們的星系結構膨脹速度並不相同,就像一堆肥皂泡,雖然整堆肥皂泡在不斷擴大,但單個肥皂泡彼此之間的擴張速度仍然存在著差異,就像無數個迷你小宇宙擠在一起。此前的研究則認為,這些肥皂泡就像被放在Photoshop中進行拉伸放大,某隻無形的手用鼠標拉著其中一個角,就可以把它們機械地同比例均勻放大。多博斯說,他們並不質疑相對論的有效性,而是質疑近似解的有效性。

研究人員的發現可能很快就能解釋宇宙的加速膨脹,而無需暗能量的參與,如果被證明是正確的,物理學家研究的方向將可能發生巨大變化。

這項研究發表在皇家天文學會月刊上。肥皂泡比喻是筆者提出的看法,可能並不一定和多博斯博士的想法完全吻合。

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