诺贝尔物理学奖:超新星研究为宇宙学提供新视角
宇宙中,一切皆有可能
1915年爱因斯坦的广义相对论问世后很久,一直都是人们理解宇宙的基础。爱因斯坦自己曾在他的这个方程里加了一个“宇宙学常数”,接着又认为,加上这个宇宙学常数简直大错特错。但是,珀尔马特与施密特、里斯的研究,却最终确认了加上“宇宙学常数”是个多么正确的决定。
上世纪20年代末的天文学家们就知道宇宙是不断扩张的。不过,在1998年,两个天文学家小组(正是珀尔马特与施密特、里斯的那两支)宣称,宇宙不仅在膨胀,还在不断地加速膨胀。这给研究界带来的一场风暴,诚如本届诺贝尔物理学奖评选委员会在10月4日发布的声明中所说的一样,“震动了宇宙学理论基础”。
因为,按照通常的情况,物质受引力的影响应该是越来越慢,而他们发现的超新星和此前的预期不一样,昭示了“加速膨胀”的存在。为了解释这个“不可解释”的情况,科学家引入了“暗能量”的概念:即宇宙当中存在一种我们现在还不清楚的物质形态,其所具有的负压强不同于我们通常的物质正压强,或正是这种负压强导致两个小组观测到的这类星体以越来越快的速度在远离我们。
而这正是诺奖评选委员会在声明中所述的,珀尔马特发现的暗能量的“核心作用”——拉伸空间结构并且导致宇宙加速膨胀。换句话说,加速膨胀的宇宙动力可能来源于暗能量。
目前,对这一点有着比较公认的理论支持:大爆炸后的初期,宇宙先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慢。然而在至少90亿年前,宇宙中另外一种力量——表现为排斥力量的暗能量出现,并且开始逐步抵消引力作用,并终于超越引力,让宇宙从减速膨胀转变为加速膨胀状态,且一直持续至今。
据此,宇宙的命运则同样令人唏嘘。如果暗能量使宇宙这种扩张持续加速下去,“那么,”诺奖评选委员会指出,“永不停止膨胀的宇宙,终将变成无垠的寒冷荒芜之地。”
可惜,暗能量有影无形,它究竟是个什么,现在依然是巨大谜团。当前阶段,人们仅可以推算其在宇宙万物中的比例约高达73%,呈绝对统治地位,而人类目前所有已知物质,却只占整个宇宙不到4%。
这一结论,让暗能量的出现和探索成为上个世纪天文学不可多得的全新科研领域。同时,也使珀尔马特与施密特、里斯的研究有了非凡的意义——被冠以“可以跟上世纪爱因斯坦的相对论相比拟”的伟大名号。而落到微处,你会发现,由他们开启的宇宙之谜,让无数孩子们期盼着自己也有一台家用天文望远镜,夜夜凝望星空,心系未知。
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