新理論研究表明，神秘的 “非粒子 ”可能正在推動宇宙分裂 Mysterious 'unparticles' may be pushing the universe apart

暗能量之謎一直是挑戰現代宇宙學的頑疾 科學家們清楚地觀測到 宇宙正在加速膨脹 但令人費解的是 推動這種加速的力量從何而來? 最流行的說法是 存在一種被稱爲暗能量的神祕物質 它無處不在 強度恆定 導致了宇宙的加速膨脹 然而最新的一項研究 卻爲暗能量增添了新的猜想 也許它並非是常數形態 而是由一種被稱爲非粒子的奇特物質形成的 暗能量之謎溯源已久 早在上世紀九十年代初 天文學家們在觀測遙遠的超新星時 發現大多數超新星的亮度都比預期要暗 這表明它們遠離我們的速度正在加快 這個發現直接證實了愛因斯坦廣義相對論中 有關宇宙會持續膨脹的預言 進一步的觀測很快發現 宇宙的膨脹速度不僅未見放緩 反而在不斷加快 爲了解釋這一現象 理論物理學家引入了暗能量這一概念 按照標準宇宙學模型的說法 正是這種滲透整個時空 無所不在且強度恆定的暗能量 纔是導致宇宙加速膨脹的罪魁禍首 但相較於經典的暗能量模型 最近這篇發表在宇宙學與天體粒子物理學雜誌上的新論文 提出了一種全新解釋 論文的兩位作者伊多本達揚和庫瑪爾 分別來自阿里爾大學和芝加哥大學 他們在論文中提出 推動宇宙加速膨脹的也許並非是暗能量常數 而是由一種叫做非粒子的奇特物質形成的 所謂非粒子是一種與粒子物理學中的常規粒子 截然不同的物質形態 在基礎物理學中 我們熟知的粒子都是由各種場激發而成 例如在電廠中 光子就是電廠的激發形式 而非粒子卻是一組場激發的複合體 它們沒有明確定義的質量和動量 在宏觀層面上表現出類似流體的行爲 非粒子這種特殊的存在形式 導致了它的狀態方程會隨溫度而變化 而暗能量常數理論則假設這個比率是個不變量 本答案解釋說 非粒子的狀態方程與暗能量常數的方程非常相似 但又有細微差別 這種差別使得非粒子成爲解釋暗能量的極佳候選物質 理論預測 非粒子與普通物質的相互作用極爲微弱 這一特性恰恰與暗能量的表現相吻合 我們知道 無論是在哪個角落 暗能量的存在都是一樣的 它並不會被普通物質所影響 有了這一嶄新理論 本答楊和庫瑪爾開始全面解釋各種天文觀測數據 他們將非粒子假說帶入模型 並將結果與標準暗能量常數模型的計算結果做對比 結果顯示 非粒子理論能更好的解釋觀測到的哈勃常數和S8參數等數值 標準模型在預測這些參數時 會與觀測結果產生明顯差異和矛盾 但非粒子假說讓這些矛盾幾乎全部消失 使得不同測量值之間達到了高度一致性 暗能量常數模型無法很好地解釋 我們從天文觀測中得到的數據 而採用非粒子理論就能有效消除這些張力 庫瑪爾說 這使得非粒子假說成爲一種極有吸引力的選擇 自從暗能量的存在被發現以來 科學家們就一直在努力破解它的本質 爲了進一步確認理論 本達揚等人正計劃通過新一輪實驗和觀測 來檢驗非粒子假說的可信度 未來的宇宙微波背景測量將是關鍵 本達揚說 如果非粒子理論是正確的 那麼高精度觀測就應當能夠發現非粒子存在的信號 除了宇宙學大尺度觀測 實驗室裏的基本粒子加速器實驗 也可能爲非粒子提供新的線索 物理學家們將仔細研究 標準模型粒子與非粒子之間 是否存在微妙相互作用的痕跡 任何微小的偏離 都可能成爲非粒子存在的有力證據 我們正在提高計算精度 並考慮在加速器實驗中 加入非粒子與標準模型粒子的相互作用 庫瑪爾說 這或許能幫助我們進一步檢驗非粒子理論 非粒子理論的命運掌握在未來的觀測和實驗中 如果這種全新的暗物質假說得到驗證 那將徹底改變我們對宇宙加速膨脹的認識 而宇宙學也必將由此迎來嶄新的發展道路 追求暗能量的本質 一直是宇宙學家執着的夢想 在這一漫長的探尋道路上 科學家們提出過許多大膽而有趣的猜想 力圖破解這個棘手謎團 比如早在上世紀八十年代 就有學者提出 暗能量可能是某種奇異的旋轉狀態 導致宇宙像是一個自旋的流體 另一種看法則認爲 暗能量可能是高維宇宙 在我們的思維時空中投射出的影子 還有人猜測 種種猜想 固然支持欠缺 卻也體現出人類對宇宙奧祕的不懈探索 即便最瘋狂的猜想 也可能成爲開拓未來的理論基礎 著名物理學家陸平曾這樣說過 理論提議的越離奇 往往越值得認真考慮 因爲發現新奇事物 就是與我們以往的認知有根本分歧 暗能量現象的發現 如同宇宙向人類拋出了一個全新的謎題 我們只有虛心求教 才能最終揭開它的奧祕 究竟是常數狀態的宇宙學常數 還是具有奇特流體性質的非粒子物質 又或是其他更爲另類的存在 這個謎底恐怕要等我們的科學認知 達到足夠高度的時候才能揭開 當然 回答這一問題 並非僅僅是爲了滿足人類 對宇宙起源的好奇心 更重要的是 透過這扇窗 我們也許能獲得對暗能量的深入瞭解 進而掌握和利用宇宙加速膨脹的根源動力 只有如此 人類才能真正成爲時空的主宰 在浩瀚的宇宙中開拓出嶄新的道路 追溯歷史 人類的宇宙觀其實一直在不斷更迭和顛覆 從最初把地球視爲宇宙中心 到接受日星說 再到發現銀河系僅僅只是一個渺小的星系 我們對宇宙認識的道路越走越遠 而暗能量的發現 無疑是近代宇宙學最重要的突破之一 也標誌着人類宇宙觀再次迎來全新的飛躍 在未來 不僅對暗能量奧祕的探尋 相信宇宙觀也將因此發生驚心動魄的變革 也許下一個時刻 我們就將發現 整個可觀測宇宙 不過是某種龐大實體的分形 又或是宇宙根本就無限大 我們所認知的並非宇宙全部 時間的發展 必將不斷顛覆我們現在的認知 正因爲前方路途未知 才讓宇宙奧祕如此令人着迷 讓我們保持敬畏之心 虛心向着未知宇宙不斷學習 探索 最終在時間的長河中找尋到答案