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宇宙是如何诞生并且演化到今天的？其未来又将走向何方？这个科学命题——或者说哲学命题 ，数千年来一直困扰着人类 。
大约14年前 ，人们一度以为有了完美的答案：通过对于宇宙背景微波辐射的观测，天文学家最终验证了1929年爱德文哈勃(Edwin Hubble)的猜想，即宇宙诞生于大约137亿年前的大爆炸(Big Bang) 。之后 ，随着宇宙的演化 ，银河系、太阳系 、地球，乃至我们人类自身 ，都陆续登场。
2006年10月 ，正是凭借这一重要成就，美国科学家乔治斯穆特(George F Smoot) 、约翰马瑟(John C Mather)分享了该年度的诺贝尔物理学奖。
但我们对宇宙的了解 ，显然也还刚刚开始 。就在此一个月后 ，美国航空航天局(NASA)公布的最新研究结果表明：至少在90亿年前，一种被称为“暗能量 ”(dark energy)的神秘力量已经存在 。
也就是说 ，在整个宇宙诞生后不到50亿年时 ，就开始受到暗能量影响。而此前，科学家普遍认为 ，在宇宙的早期 ，或许这种力量并不存在，因为那个时候主宰一切的还是我们熟悉的引力 。
尽管这一结果仍不能确定地告诉我们宇宙的未来是怎样的，但显然 ，它为我们彻底理解宇宙的运行规律带来了新的曙光 。相关的论文也将发表在2007年2月美国《天体物理学报》(The Astrophysical Journal)上。
这一研究小组的负责人、美国约翰霍普金斯大学(John Hopkins)教授阿德姆瑞斯(Adam Riess)在接受《财经》记者采访时表示：“我们距离真正了解暗能量仍然很远 。但很显然 ，这是非常重要的一步，因为它给出了更多的‘线索’(clue) 。 ”
宇宙为什么加速膨胀？
暗能量的发现过程极富戏剧性。
按照宇宙大爆炸理论 ，在大爆炸发生之后 ，随着时间的推移，宇宙的膨胀速度将因为物质之间的引力作用而逐渐减慢 ，就像缓慢踩了刹车的汽车一样 。也就是说 ，距离地球相对遥远的星系，其膨胀速度应该比那些近的星系慢一些 。
但1998年 ，美国加州大学伯克利分校(UC Berkeley)物理学教授 、劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)高级科学家索尔皮尔姆特(Saul Perlmutter) ，以及澳大利亚国立大学布赖恩施密特(Brian Schmidt)分别领导的两个小组，通过观测发现 ，那些遥远的星系正在以越来越快的速度远离我们。
换句话说 ，宇宙是在加速膨胀，仿佛一辆不断踩油门的汽车，而不是像此前科学家所预测的那样处于减速膨胀状态 。
这样一个完全出乎意料的观测结果 ，从根本上动摇了对宇宙的传统理解 。那么到底是什么样的力量 ，在促使所有的星系或者其他物质加速远离呢？
科学家们将这种与引力相反的斥力来源，称为“暗能量”。但“暗能量 ”到底意味着什么？至今我们能够给出的 ，只是一个十分粗略的宇宙结构“金字塔图景 ”：
我们所熟悉的世界 ，即由普通的原子构成的一草一木 、山河星月，仅占整个宇宙的4% ，相当于金字塔顶的那一块。
下面的22% ，则为暗物质 。这种物质由仍然未知的粒子构成，它们不参与电磁作用 ，无法用肉眼看到 。但其和普通物质一样 ，参与引力作用，因此仍可能探测到。
作为塔基的74% ，则由最为神秘的暗能量构成 。它无处不在 ，无时不在，由于我们对其性质知之甚少，所以科学家还不清楚如何在实验室中验证其存在 。惟一的手段 ，仍然是通过天文观测这种间接手段来了解其奥秘。
对Ia类型超新星(supernova)的爆发进行观测 ，则是目前最主要观测手段 。这种超新星是由双星系统中的白矮星(white dwarf)爆炸形成的，亮度几乎恒定 。这样 ，通过测量其亮度 ，就可以知道其和地球之间的距离，进而了解其速度。
借助哈勃这样灵敏的天文仪器的帮助 ，我们至少可以观测到90亿光年之外 ，即了解宇宙在90亿年前的信息 。
霍普金斯大学教授阿德姆瑞斯给我们展示的最新“暗能量”场景如下：
在大爆炸后的初期，宇宙经历了一个急速膨胀阶段 。此后 ，由于暗物质以及物质之间的距离非常接近 ，在引力作用下，宇宙的膨胀速度开始减速。
然而 ，至少在90亿年前 ，宇宙中另外一种力量——表现为排斥力量的暗能量已经出现，并且开始逐步抵消引力作用 。
随着宇宙的膨胀，不断增长的暗能量终于在大约50亿至60亿年前超越引力 。此后 ，宇宙从减速膨胀 ，转变为加速膨胀状态，并且一直持续至今。
爱因斯坦的遗产
中国科学技术大学物理学教授李淼曾经半开玩笑地表示：“有多少暗能量专家 ，就有多少暗能量模型。”也许这种说法不无夸张之处 ，但暗能量在理论方面的混沌状况，从中也可见一斑 。
其中 ，最具戏剧性的理论 ，则是复活爱因斯坦当年提出的“宇宙常数 ”(cosmological constant) 。1917年，被认为是整个20世纪最伟大的科学家阿尔伯特爱因斯坦(Albert Einstein) ，为了建立一个稳态宇宙模型 ，最早提出了这个概念。不过，后来就连他本人也承认 ，“宇宙常数 ”只是一个错误的概念 。
但暗能量的存在 ，则为宇宙常数提供了新的可能性 。如果暗能量就是这个宇宙常数的话，那么它的力量强弱将只和宇宙的大小有关。随着宇宙的膨胀，其体积逐渐增大 ，因而暗能量也将逐渐增大 。最终 ，它会达到一个临界点，使得宇宙从减速状态变成加速状态 ，并且一直加速下去 。
中国科学院高能物理所研究员张新民在接受《财经》记者采访时指出 ，迄今为止的观测结果，包括瑞斯最新的结果在内 ，与爱因斯坦的宇宙常数理论“都很符合”。
但是 ，宇宙常数距离成为一种确定性的暗能量理论还差得很远 。一些科学家半开玩笑地说，按照这种模型 ，宇宙将一成不变地加速膨胀下去 ，未免太“枯燥 ”(boring)了一些 。
当然，最为致命的是 ，按照量子场论计算出来的宇宙常数 ，比天文观测获得的上限至少也要高出10的120次方倍。
一个最为诡异但不乏科学依据的解释，是“多宇宙论 ” 。观测和理论或许都没有错，事实上 ，在我们生存的宇宙之外 ，还存在多到无法计数的其他的宇宙 。科学家们可以想像到的宇宙数量不是以万或者亿来计算的，很可能多到10的1000次方个。
每个宇宙都有不同的宇宙常数 ，而我们恰恰生存在一个宇宙常数很小的宇宙中。仿佛冥冥之中有一个“上帝之手” ，把一个适合智慧生命生存的宇宙呈现在我们面前 。
但对于这种寄希望多宇宙存在的“人择原理 ”(anthropic principle)，在天文学家和物理学家中间都存在很大的争议 。中国科学院高能物理所研究员张新民对《财经》记者说 ，很多人认为这仅仅是一种猜想而已 ，还远远谈不上“原理 ”。
更为尖锐的批评，则认为这种解释与其说是一种科学理论 ，倒不如说更像一种宗教信仰 。
为避免这种冲突 ，科学家们提出个各种暗能量理论，来代替宇宙常数模型 。其中比较有代表性的包括精质(quintessence)模型、幽灵(phantom)模型等 ，张新民和中国科学技术大学物理学教授李淼也分别提出了精灵(quintom)和全息(holographic)模型。
宇宙的未来
如果这些替代的暗能量理论能够成立 ，它们所指向的将是截然不同的宇宙未来：
根据精质等动力学标量场(scalar field)模型，宇宙的未来将复杂得多；也许将继续加速膨胀下去，也许会减缓膨胀的速度 ，甚至走向收缩 ，导致宇宙最终以与大爆炸相反的“大坍缩”(big crunch)收场 。
而根据幽灵模型，暗能量将不断增大 ，导致宇宙以越来越快的加速度膨胀 。最终 ，宇宙将走向“大撕裂 ”(big rip)。
精灵模型则给出了一个“振荡的未来 ” 。张新民对《财经》表示，根据他提出的这一理论 ，整个宇宙将在加速膨胀和减速膨胀之间反复演绎 ，“大坍缩”和“大撕裂 ”这两种极端的情况都不会出现 。
最大的困难，在于迄今为止 ，我们能够研究暗能量的手段仍然十分有限。目前 ，最主流的仍然是借助超新星的观测 。但有些人担心，特别是在宇宙早期 ，可能超新星的亮度也不是恒定的 ，它也有自己的演化过程 。
即使这种担心可以排除，鉴于这些超新星距离地球非常非常遥远，观测它们的难度 ，在瑞斯看来就像在两个月球的距离之外观测一个60瓦的灯泡。即使哈勃望远镜具有非常高的敏感度 ，也存在难以消除的系统误差。
通过对大尺度宇宙结构(比如星系团等)的研究，或许能为暗能量提供新的线索 。一旦暗能量存在的话 ，星系团的形成过程可能要更慢一些 ，因为引力需要先克服这种斥力 。
目前，一个空间探测计划斯隆数字巡天(SDSS)已经完成了第一阶段为期五年的运行 ，一旦全部完成之后 ，这一足以覆盖四分之一的天空的精细光学成像设备，无疑将披露更多的细节。
据悉 ，目前中国科学家也正在试图利用北京附近新上马的LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱望远镜)来观测超新星 ，从而探索在中国首次进行暗能量实验研究的可能性 。而利用伽马暴(超大质量星体爆发而形成的宇宙高能辐射)，也许将为进一步研究更早期的暗能量提供间接手段 。
北京师范大学物理学教授朱宗宏在接受《财经》记者采访时指出 ，目前对于伽马暴天文学的探索还处在初级阶段 ，有点类似于1998年暗能量刚被发现时的超新星天文学，但其某些性质，从长期来看仍然有可能用来研究暗能量。
那么 ，是否有可能利用实验室来直接研究暗能量呢？一些人已经宣称 ，可以利用纳米技术来实现这一目标 。瑞斯在接受《财经》采访时表示，一些科学家也希望利用短距离(short-range)的引力实验 ，发现暗能量的线索 。
美国加州理工学院(CIT)的物理学家西恩卡罗尔(Sean Carroll)也对《财经》记者强调 ，要找到一个更具确定性的模型，不仅需要天文学上的数据 ，可能更需要来自粒子物理学的证据。尤其是2007年即将在欧洲投入运行的大型强子对撞机(LHC) ，或许“我们可以期待 ” 。
不过，由于对暗能量的性质 、包括与其他物质的反应机理还不清楚 ，很多科学家认为 ，短期之内还无法对实验室内的工作寄予太大希望；更为现实的渠道，或许仍来自天文观测 。
如果不出意外 ，普朗克(PLANCK)探测器将于2007年一季度正式升空 ，它将对天空进行更加精密的探测。在接受《财经》记者采访时，皮尔姆特也表示，由它所在的实验室负责设计的超新星加速探测器(SNAP) ，按照计划将于2013年或者2014年升空 。
“在未来五到十年中 ，我们对于暗能量的性质或许将有更加清晰的了解 。”英国诺丁汉大学物理与天文学院教授克里斯托弗康瑟利斯(Christopher Conselice)对《财经》记者说。
几乎没有人否认，暗能量对于整个宇宙学乃至物理学而言 ，都不啻是一场革命。1979年诺贝尔物理学奖得主斯蒂芬温伯格(Steven Weinberg)曾明确表示 ，“如果不解决暗能量这个‘路障’，我们就无法全面理解基础物理学 。”著名华裔物理学家 、1957年诺贝尔物理
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