宇宙黑手暗能量

撰文 克里斯托弗·J·康瑟利斯（Christopher J. Conselice）

翻譯 蔡榮根

100多億年來，引力與暗能量的角力決定了宇宙今天的模樣。宇宙加速膨脹的現實暗示，暗能量已經篡奪了宇宙的控制權。不僅如此，它還在幕後操控著宇宙的「居民」，插手恆星、星系和星系團的形成和演化。

直到1998年，天文學家才發現，我們忽略了宇宙中將近3/4的成分――暗能量(dark energy)。這種神秘的未知能量形式充斥在我們周圍，輕輕地拖曳著我們，掌控著宇宙的命運，可我們對它幾乎一無所知。公平起見，我們必須承認，有些研究人員早已預言過這種能量的存在，但即便是這些早有心理準備的人也會告訴你，檢測到暗能量是20世紀宇宙學中最具革命意義的發現之一。這不僅是因為暗能量佔據著宇宙的主體，更重要的是，如果暗能量的理論經得起時間的考驗，我們可能還需要發展出一套全新的物理理論，來描述和解釋它的性質。

暗能量是什麼，它的存在意味著什麼？科學家才剛開始嘗試回答這些問題。暗能量對宇宙整體的作用泄漏了它的行蹤，而人們逐漸意識到，暗能量不僅對整個宇宙有影響，似乎也能操控宇宙的居民，指引恆星、星系和星系團（galaxy cluster）的演化進程。雖然以前並沒有意識到暗能量對這些結構的影響，但天文學家們幾十年來一直在研究它們的演化過程。

諷刺的是，暗能量的無處不在，反而讓人們很難意識到它的存在。暗能量與物質不同，它是均勻分布的，不會在某個地方聚集成團。不論是在你家的廚房，還是在星際空間，暗能量的密度都完全一樣，約為10-26千克/立方米，相當於幾個氫原子的質量。我們太陽系中所有的暗能量加起來，與一顆小行星的質量差不多，在行星的「舞蹈」中，幾乎起不了作用。只有在巨大的空間尺度上和時間跨度上，才能體現出暗能量的影響力。

從美國天文學家埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）開始，觀測天文學家就知道，除了最近的星系，所有星系都以極高的速度飛奔而去，離我們越來越遠。這個速度與距離成正比：離我們越遠的星系，退行（recession）速度就越大。傳統觀點認為，宇宙的大小是固定不變的，只是星系正在遠離我們，但觀測結果推翻了這種觀點。實際上，不斷拉伸的是空間結構本身，星系只是被裹挾在其中，離我們越來越遠。另一個問題隨之而來：膨脹的速率如何隨時間演化。幾十年來，科學家一直在努力回答這個問題。他們曾經推測，宇宙膨脹會越來越慢，因為星系之間的引力應該會阻礙向外的膨脹。

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