�、�“暗能量調查”項目的最終目標是追蹤10萬個星系團的大小和形狀隨時間如何發生變化，從而為科學家們提供重力和暗能量之間如何角力的詳情。

　　據英國《經濟學人》雜志網站近日報道，現在，有三大或已開始或即將進行的新實驗都試圖揭開蒙在暗能量身上的神秘“面紗”，不過，也有科學家反其道而行，認為暗能量并不存在。孰是孰非，唯有靠數據來說話。

　　探究宇宙的起源有助于認識暗能量

　　早在上世紀20年代，宇宙學家們就認識到，宇宙正在遠離我們。而且，星系距離我們越遠，其退行速度也越快。從邏輯上來說，這暗示著，萬事萬物都曾身處同一個地方。這一發現催生了我們現在熟知的宇宙大爆炸理論。宇宙大爆炸理論也成為現代宇宙學的起源。

　　然而，1998年，新一代的宇宙學家們發現，宇宙不僅在膨脹，而且其膨脹的速度也越來越快。是什么造成這種宇宙加速膨脹呢？沒有人知道，為了便于理解，科學家們將這一“幕后黑手”稱作“暗能量”。盡管直到現在，我們仍然不知道暗能量究竟有何屬性，但我們對其影響卻已略知一二，因此，我們可以計算出其數量。

　　據科學家們測算，暗能量占據了宇宙總質量的三分之二，由于E=mc2，所以，其也占宇宙總能量的三分之二。因此，如果人們不能理解暗能量，就無法真正理解我們身處的宇宙。

　　這也是宇宙學家們希望能夠更快更好地認識暗能量的原因�，F在，有三大已經進行或即將進行的新實驗（其中兩個實驗在智利進行，一個實驗在美國夏威夷進行），將有助于我們揭開蒙在暗能量頭上的神秘“面紗”。這些實驗無一例外地都將回溯到宇宙形成之初，并且會以前所未有的精度測量星系以及星系團之間的關系。這些實驗成功完成后，盡管我們仍然無法全面了解暗能量的“性格”，但至少我們會知道得更多一點。

　　這三大實驗的理論基礎都是暗能量確實存在。但也有少數宇宙學家并不認同這一點。當然，他們并不否認導致其他人假定暗能量存在的觀察，而是否認暗能量存在這一結論。對他們來說，這些新實驗或許也為他們提供了證實暗能量是否真正存在的機會。

　　“三駕馬車”朝暗能量進發

　　新實驗中最先進的設備是重達5噸、分辨率高達570兆（百萬）像素的暗能量照相機，其去年被科學家們安放在位于智利托洛洛山的美國洲際天文臺。托洛洛山海拔2200米，是一座既與縱貫南美大陸的安第斯山脈相連又孤零零的山峰，山區一年四季天氣晴朗，很少有云霧，每年約有300天可以觀察天體，是世界上少有的觀察天體的好地方。據信，這一照相機已經準備好開始工作，每晚可為天空拍攝400張10億字節的圖像，5年時間總共將拍攝525個晚上。

　　這一照相馬拉松活動是“暗能量調查（DES）”項目的一部分，這一項目由美國芝加哥大學的喬舒亞·弗里曼領導。弗里曼計劃對天空八分之一的范圍進行掃描，對10萬個星系團進行調查，測量這些星系團內的3億個星系與地球的距離。

　　DES項目的最終目標是追蹤星系團的大小和形狀隨時間如何發生變化，從而為科學家們提供重力和暗能量之間如何角力的詳情。重力會讓宇宙的膨脹減速，導致星系團變得更加緊密；而暗能量則會讓宇宙的膨脹加速，導致星系團分崩離析。因此，星系團收縮或膨脹的速度就彰顯了重力和暗能量之間的相對強度。

　　弗里曼和同事無法跟蹤給定星系團內發生的變化，因為他們看到的僅僅是歷史某一瞬間發生的情況，但是，通過查看不同時期多個星系團之間的差異就可以讓他們獲得更多信息。

　�、赟uMIRe項目通過對紅移進行調查和分析，能夠看到遠至130億光年的宇宙。

　�、跘CTPol主要研究宇宙微波背景發出的微波。據理論推算，雖然宇宙“大爆炸”約40萬年后宇宙中的光與物質開始出現分離，但其偏振依然在微波背景輻射中得到保存。這一偏振是古老的光線與宇宙最初誕生的物質最后接觸的“印記”，探測它可以為研究宇宙早期狀況提供重要“指南”。

　　　　以前的觀察已經表明，在宇宙長達137億年的生命中，有一大半時間里，重力占據了主動，但在大約60億年前，暗能量開始掌權。DES項目尤其希望能對這一過渡時期進行研究，他們的想法是通過研究大約100億光年遠的星系團這一簡單的辦法來獲得100億年前宇宙的情況。

　　第二個新實驗是由日本東京大學科維理宇宙物理學與數學研究所的理論物理學家村山齊（音譯）領導的“圖像和紅移的斯巴魯測量（SuMIRe）”，這一項目在美國夏威夷進行。它將于明年開始收集數據，其數據收集方式與DES類似，但其方法更好。

　　盡管這一項目只對宇宙十分之一而非八分之一的范圍進行掃描，但其能看得更遠：遠至130億光年而非100億光年。另外，與DES項目相比，SuMIRe項目的裝備也更精良，尤其是其擁有一個能對紅移進行調查和分析的積分光譜儀。

　　紅移是宇宙學家們獲得信息最重要的渠道之一，紅移會告訴科學家們星系與我們的距離。紅移由多普勒效應造成，由于多普勒效應，從離開我們而去的恒星發出的光線光譜會向紅光光譜方向移動。美國天文學家埃德溫·哈勃于1929年確認，遙遠的星系均遠離我們地球所在的銀河系而去，同時，它們的紅移隨著它們的距離增大而成正比地增加。這一普遍規律稱為哈勃定律，它成為星系退行速度及其和地球的距離之間的相關基礎。這就是說，一個天體發射的光所顯示的紅移越大，該天體的距離越遠，它的退行速度也越大。DES項目缺乏光譜儀，因此，其必須依靠其他望遠鏡來測量紅移。擁有積分光譜儀是SuMIRe項目的一個巨大優勢。

　　第三個實驗是位于智利阿塔卡瑪天文望遠鏡偏振靈敏接收器（ACTPol），這一實驗由美國普林斯頓大學的萊曼·佩吉所領導，這一實驗與上述兩個實驗都不相同。它主要研究宇宙微波背景（CMB）發出的微波，而非從星系那兒傳來的光。

　　科學家們認為，在誕生早期，宇宙溫度極高，隨后開始冷卻，在宇宙大爆炸后38萬年，形成被稱為微波背景輻射的“余燼”，因此，其保存了早期宇宙“模樣”的印記。

　　當代宇宙學理論同時還有一項重要預言，即微波背景輻射具有偏振性。在“大爆炸”之初，宇宙中尚未形成物質，質子、中子和光子相互碰撞，使宇宙之光產生偏振。光本身可以看作是由一些微小的波構成，這些波通�？梢栽谌魏我粋�平面上振動，均勻分布于各個方向。但是，光在受到折射或散射后有時會產生偏振，使光波的振動方向集中到特定平面上。

　　據理論推算，在宇宙“大爆炸”之后約40萬年，帶電粒子開始形成最初的物質，宇宙中的光與物質出現分離，但其偏振卻依然在微波背景輻射中得到保存。這一偏振是古老的光線與宇宙最初誕生的物質最后接觸的“印記”，因此，探測它可以為研究宇宙早期狀況提供重要“指南”。

　　ACTPol項目也將在智利的托洛洛山山頂進行，實驗已于今年7月19日開始，目的是查找宇宙微波輻射的偏振。

　　如果這三大實驗能夠成功，而且研究結論能相互印證的話，那么，這預示著我們朝著理解宇宙如何從一個比電子還小的物體擴展為現在我們所看到的一個無限大的物體更近了一步。理論學家們可以將新數據納入其暗能量模型中，看看會出現什么結果。其他人也能使用這些數據，或許會得出不同的結論。

　　瘋狂的理論

　　盡管大部分宇宙學家們競相努力，希望能早日揭示宇宙不斷膨脹的神秘性，但也有理論學家在試圖證明這種解釋是錯誤的。最近的一項研究來自于德國海德堡大學的理論物理學家克里斯托弗·維特里克，他不僅不相信暗能量，也根本不相信宇宙在膨脹。

　　按照現代宇宙學的觀念，這無異于“異端學說”，但是，維特里克在arXiv上撰文指出，他已經構建出了一種完全不同的宇宙學框架，在這套框架內，宇宙并非在膨脹，而且，萬事萬物的質量一直在增加。

　　維特里克認為，其他科學家認為導致宇宙膨脹的紅移是宇宙的質量不斷增加的結果。如果原子過去更輕，那么，它們釋放出的光會遵循量子力學法則，因此，其能量要比它們現在釋放出的光低。因為能量越低，光的波長越長，這就導致宇宙學家們將現在看到的現象看作是紅移。

　　這一點聽起來有點像天方夜譚。質量恒定這一觀念已經寫入了高中物理學的教科書，推翻這一點會顛覆整個現代物理學。

　　維特里克是一名受人尊敬的物理學家，顯而易見，其數學方法沒有出錯。另外，他的模型也確實考慮到了宇宙短暫的快速膨脹期，也就是我們現在所說的暴脹期。維特里克認為，暴脹并不是發生在宇宙誕生伊始（目前的主流觀點都這樣認為），因為他認為宇宙并沒有一個起點，相反，曾經存在過的一個小的靜止宇宙變成了一個會永遠存在下去的大的靜止宇宙，而且，這一宇宙會變得越來越重。因此，宇宙沒有所謂的“奇點”。而現代宇宙學理論都認為，宇宙存在著一個密度無限大的“奇點”。

　　維特里克的模型有可能是錯誤的。正如加拿大圓周理論物理研究院的克里夫·伯吉斯所說的那樣：“暗能量這件事很容易演化成這樣一種情況：就像一群人中的每個人都堅稱自己是拿破侖，而認為其他所有人都是瘋子。”但是理論學家們并不會同數據作對，而且當新實驗結束，他們會獲得更多數據，因此，可以揭曉誰才是真正的拿破侖�；蛟S我們可以用量子理論的創建者尼爾斯·波爾的話來結尾，波爾曾經對一名同事、美籍奧地利科學家沃爾夫岡·泡利說：“我們都認為你的理論很瘋狂，但是，我們之間的區別是這一理論是否瘋狂到有可能是正確的。”

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