诺贝尔奖得主Adam Riess发现宇宙加速膨胀,提出暗能量理论。如今,他质疑这一模型,揭示“哈勃张力”或将重塑宇宙终极命运。

在约翰霍普金斯大学的办公室里,Adam Riess从书架上取下一本泛黄的笔记本,翻开一页布满手写计算的图纸。他指着那些笔迹告诉我,27岁时,这些潦草的数字让他一举成名,拿下诺贝尔物理学奖。那是1998年,他通过精确测量遥远星系的距离,发现了一个令人震惊的事实:宇宙不仅在膨胀,而且速度越来越快。这意味着某种神秘的力量在推动星系彼此远离。他在诺贝尔演讲中说:“这立刻指向一个深刻的结论。”后来,科学家们将这种力量命名为“暗能量”。

暗能量是个微妙却强大的存在。它无处不在,却又难以捉摸。想象你的卧室,暗能量在那里的作用微乎其微,不会让墙壁炸裂。但在宇宙的浩瀚尺度上,它足以将星系团推得越来越远。随着空间扩大,暗能量的推力还在增强。Riess的发现奠定了“宇宙学标准模型”的基石,描绘了宇宙的起源、星系的形成,以及它的终极命运——在亿万年后,暗能量将把所有星系推到视线之外,宇宙将冷却成一碗稀薄的“虚无汤”。

然而,这个宏大的故事如今出现了裂痕。Riess,这位本可以安坐标准模型捍卫者宝座的诺贝尔得主,却成了它的质疑者。2011年从斯德哥尔摩领奖归来,他发现生活变了样。同事们要么对他噤声,要么为鸡毛蒜皮争执,只为吹嘘“驳倒了诺奖得主”。他被邀请四处演讲、评判科学展,甚至被游说去领导大型科研机构。Riess却不为所动:“我还有科学想做,不是当行政大佬。”他担心,沉迷管理会让他远离数据,错过科学的脉动。

Riess选择继续钻研观测。他的专长是捕捉遥远星系中超新星的爆炸瞬间。这些恒星总以固定亮度爆发,亮度越暗,距离地球越远。听起来简单,实则复杂无比。拍摄超新星要剔除周围恒星的光芒,排除银河系和太阳的干扰,还要考虑星际尘埃的遮挡。望远镜的电路噪声、像素差异,都得一一校准。Riess的测量被同行视为金标准。哥伦比亚大学宇宙学家Colin Hill评价:“他的数据精准得无可挑剔。”

2011年,Riess在游泳池里灵光一闪,改进了用哈勃太空望远镜测量宇宙距离的技术。新数据却带来了麻烦。他计算出的宇宙膨胀速率,与另一种基于大爆炸余辉的方法得出的结果不一致。后者假设标准模型无误,从早期宇宙推算至今的膨胀速度。Riess本以为差异会随着观测减少,但它却愈发明显。这个矛盾被命名为“哈勃张力”,成了宇宙学界的难题。

面对质疑,Riess毫不退缩。他怀疑标准模型有漏洞。毕竟,模型中96%的宇宙由暗能量和暗物质构成,却无人直接探测到这两者。芝加哥大学的Wendy Freedman也测到了哈勃张力,但幅度较小。她认为现在下结论为时尚早,需要更多星系数据和多种测量方法验证。Simons基金会主席David Spergel也持谨慎态度:“Adam声音很大,但标准模型的葬礼还没到时候。”

Riess却越战越勇。他的数据经哈勃和詹姆斯韦伯太空望远镜双重验证,依然无懈可击。约翰霍普金斯大学的Sean Carroll称赞他消除了系统误差的“英雄式努力”,但也认为推翻标准模型为时过早。Riess对此有些不耐烦,归咎于宇宙学界的“社交惯性”。他提到,曾将数据发给早期宇宙专家George Efstathiou,对方回复“非常有说服力”。但当我联系Efstathiou时,他谨慎得多:“我对哈勃张力没太多可说。”

今年1月,Riess期待着亚利桑那州基特峰的暗能量光谱仪(DESI)发布新数据。这个仪器用5000个机器人光纤,每20分钟锁定一个星系,计划五年内观测数百万星系,绘制宇宙膨胀图。去年,DESI首次暗示暗能量在早期宇宙更强,之后略有减弱。3月19日,新数据进一步确认:暗能量在几十亿年前似乎失去了部分“推力”。

这发现若成立,将颠覆标准模型。Colin Hill说:“我课堂用的教材得重写。”宇宙的终局可能不再是冷却的“热寂”。如果暗能量继续减弱,甚至转为负值,宇宙可能停止膨胀,收缩成一个炽热的奇点,或许开启新的创生循环。Riess得知新数据时,忍不住笑了。他比喻标准模型像个裂开的鸡蛋:“裂缝不会只在一处,你会看到多处破裂。”

未来,更多数据将从DESI、阿塔卡马沙漠的维拉鲁宾天文台等传来。宇宙学家们将盯着邮箱,等待新的线索。Riess却觉得理论家们有些自满:“他们总说,‘这问题太难了。’我像在提供线索,等着下一个爱因斯坦出现。”在瑞士的宇宙学会议上,他难掩兴奋:“没大问题时,科学很无聊。现在,场子又热起来了!”一场关于宇宙真相的争斗,正在酝酿。

本文译自 The Atlantic,由 BALI 编辑发布。


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