正文 宇宙:從開始到最後(2 / 2)

這條研究道路上存在太多潛在的陷阱,事實上令這些科學家能夠放下心來的原因在於我們得出了驚人但卻相同的結果:總的來說,我們發現了大約50顆遙遠的超新星,它們的星光似乎比預期的要暗。通常認為,這些正在爆炸的星體具有相同的發光度,通過測定發光度可以推算出這些超新星的距離。但研究結果出乎預料,這些超新星的發光度要小於按照原先給定的宇宙膨脹速率計算出的數值,這說明超新星離地球的距離要比想象的遠,也說明宇宙在“暗能量”的影響下正在加速膨脹。我們的發現第一次提出了“暗能量”存在的令人信服的證據。這一結果與科學家事先的預期完全相反。如果宇宙膨脹越來越慢的話,超新星應該顯得更亮才對。然而,隨著超新星被所在星係裹挾著,以越來越快的速度相互遠離,它們的亮度也會越來越暗。於是我們得出令人意外的結論:宇宙膨脹非但沒有越來越慢,反而恰恰相反——宇宙膨脹在加速。

宇宙:“暗能量”無所不在

超過50個遠距離的超新星所發出的光芒,比預想中的弱,這是宇宙加速擴張的跡象。加速擴張的狀態據悉是由於暗能量驅動的,這是宇宙中最大的謎題。宇宙膨脹的這種加速度暗示,在蘊藏於空間結構中的某種未知能量的推動下,宇宙正在分崩離析。這種所謂的“暗能量”占據了宇宙成分的絕大部分,含量超過70%。今天,我們人類認為我們身邊的世界已經很廣大了;但實際上,我們所生活的空間,可見的物質和原子,在宇宙中僅占4.5%。我們生活的地球,也隻是銀河係中一顆小小的星星,在銀河係中,有上兆以上這樣的星星,而在這些之外是更加廣闊的空間,這些空間是由“暗能量”和“暗物質”構成的。

“暗能量”是什麼?科學家們最好的一種猜想是:它們是宇宙本身的一部分。科學家經過檢測得出結論,“暗物質”不是一種東西。“暗物質”有它本身的重力,就像原子一樣,由於各種原因,它們不和其他物質相互影響,它們在穿越地球時就像在旅行。科學家們懷疑它們是一種尚未被發現的粒子。

“暗能量”和“暗物質”沒有明顯的聯係。目前科學家們發現它們最明顯的聯係是:每一塊暗物質中,有三塊暗能量,它們在宇宙中無處不在,非常普遍。我們並不知道暗能量是如何形成的。它好像是宇宙自身結構的一部分:暗能量產生更多的宇宙空間,更多的宇宙空間又產生了更多的暗能量,更多的暗能量又產生更多的宇宙空間。宇宙就是因為它而四散消失。

不管暗能量是什麼,它似乎都會繼續長期存在下去。它與物理學家和天文學家研究了很長時間的宇宙學謎題符合得非常完美。按照現在公認的觀點,宇宙大約有3/4由暗能量構成。剩餘的是物質。但普通物質,也就是構成星係、恒星、人類和花花草草的東西,隻占宇宙成分的5%。其他物質被稱為暗物質,至今仍在跟我們“躲貓貓”。

暗物質是宇宙中另一個迄今未解的謎題。與暗能量一樣,暗物質也是不可見的。對於這兩樣東西,我們隻知道它們發揮的作用——一個是推,另一個是拉。

人在宇宙中的地位

銀河係不是宇宙的中心,太陽係不是銀河係的中心,地球不是太陽係的中心,而人類隻不過是宇宙中無足輕重的塵埃。這些都是科學真理,是生活在地球上的人類探索出來的。好奇是人類的天性,理解是一種樂趣,知識是生存的先決條件。隻有那些敢於探索宇宙真麵目的人,才能洞察宇宙的奧秘。人類的未來取決於我們對宇宙的了解程度,努力吧!

(作者為澳大利亞國立大學校長,2011年諾貝爾物理學獎得主。本文根據布萊恩施密特在北京大學的講座整理,經本人授權發表)