宇宙仍在加速膨胀——两位诺贝尔奖得主不得不再次加以证明

暗能量是我们迄今确认存在的最奇特的东西。它充满整个空间，推动星系以越来越快的速度彼此远离，而没有人能说清它究竟是什么。近三十年来，天文学家们以越来越强的信心知道，它必然存在——因为宇宙正在加速膨胀。当韩国延世大学的一个团队在一篇同行评审论文中对这一结论提出质疑时，最初证明这一点的科学家们重新回到了数据面前。

他们如今已在发表那篇质疑论文的同一家期刊上刊登了回应。宇宙仍在加速。诺贝尔奖依然站得住脚。然而，这个谜团一如既往地深不可测。

暗能量在现代宇宙学中如此核心，以至于它已被纳入宇宙的标准模型——那些描述从大爆炸到每个星系命运的方程式。如果宇宙正在减速，那么这一模型就需要根本性的修正。延世大学的研究正是提出了这样的主张：宇宙已经进入了一个膨胀减速的阶段，而暗能量的衰减速度比任何模型预测的都要快。这一主张非同寻常，而回应也同样非同寻常。

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一把宇宙温度计

这场辩论的核心仪器是一种被称为Ia型超新星的恒星爆发。这类事件发生在一颗白矮星从伴星吸积过多质量，从而引发失控的热核爆炸时——一道瞬间比整个星系还要耀眼的光芒。值得注意的是，这些爆炸的亮度足够一致，可以作为天文学家所谓的标准烛光：如果你知道一个天体的真实亮度，它看起来的暗淡程度就能精确告诉你它有多远。

三位物理学家——亚当·里斯、布莱恩·施密特和索尔·珀尔马特——利用这种方法测量了遥远星系退行的速度。他们的发现颠覆了宇宙学：星系不仅仅是在远离，它们比过去移动得更快。宇宙的膨胀正在加速，由某种他们称之为暗能量的不可见力量驱动。这一发现为三人赢得了诺贝尔物理学奖。

延世大学的团队使用了同样的仪器——超过三百颗Ia型超新星——得出了相反的结论。他们的分析认为，一旦你修正了“年龄偏差”（即不同恒星族群会产生略有差异的超新星这一概念），加速膨胀的信号就会消失。如果正确的话，暗能量将不是宇宙的一个固定特征，而是一种正在消退、已然衰退的力量。

质疑在何处瓦解

南安普顿大学的菲尔·怀斯曼博士领导了反驳团队，与两位诺贝尔奖得主合作。他们的分析指出了延世大学研究方法中嵌入的两个具体错误。

第一个是年龄混淆。韩国研究将宿主星系的年龄作为其中单个超新星年龄的替代指标——这种替代并不成立。星系包含年龄差异巨大的恒星，而今天爆炸的超新星可能起源于一个比星系平均年龄老或年轻数十亿年的恒星系统。用星系年龄代替超新星年龄会系统性地扭曲分析结果。

第二个错误是忽略了宿主星系质量修正——这是现代超新星宇宙学中的标准步骤。Ia型超新星的亮度会因其所在星系的质量而微妙变化，这一修正多年来已是常规操作。它的缺失给韩国团队的距离测量引入了系统性偏差，而正是这些测量支撑着任何关于膨胀历史的论断。

“先前那些广为接受的测量结果实际上没有问题，”怀斯曼表示，“我们目前对宇宙命运的理解依然稳固。”

合著者沙利文教授指出，质疑既有观点对科学进步仍然至关重要——而这次挑战，尽管是错误的，却促使学界以更高的精度重新审视超新星天体物理学和宇宙学方法。一场以原结论不变告终的科学辩论仍然推动了领域的发展。

确认结果并未解决什么

反驳确认了宇宙加速。但它并未解释是什么导致了加速。

暗能量约占宇宙总能量的70%，然而它不发光，不产生可探测的粒子，除了在宇宙膨胀速率上留下的引力印记外，没有直接信号。它的存在完全从其作用推断而来——而它的作用就是推动。每一种测量宇宙膨胀的方法，从Ia型超新星到宇宙微波背景辐射，再到重子声学振荡和引力波标准汽笛，都得出相同的结果：宇宙不仅在膨胀，而且膨胀得比过去更快。

这些方法都没有解决的是，暗能量是固定的——即爱因斯坦提出后又称之为最大错误的宇宙学常数——还是动态的，一种可能在未来表现出与今天不同行为的演化场。这一区别至关重要，因为宇宙的命运取决于此。固定的暗能量会产生一个永远以加速速率膨胀的宇宙，在数万亿年间变得越来越冷、越来越空。而演化的暗能量则引入了更奇异结局的可能性。

DESI巡天的早期结果暗示了暗能量可能存在演化，尽管统计显著性不足以得出定论。怀斯曼的团队明确指出了他们发现的局限性：他们所反驳的，是加速已经停止这一具体主张。暗能量本身是否随时间变化，仍然是一个悬而未决的活跃问题。

关于暗能量的常见问题

什么是暗能量？

暗能量是给导致宇宙膨胀加速的某种东西起的名字。它表现得像一种均匀分布于空间的排斥力，不与普通物质或光相互作用——因此我们建造的所有仪器都无法观测到它。尽管约占宇宙总能量的70%，它从未被直接探测到。它的存在完全通过超新星、星系巡天和宇宙微波背景辐射测量的宇宙膨胀速率推断而来。

我们如何知道宇宙在加速？

通过比较遥远超新星与邻近超新星的退行速度。在一个减速的宇宙中，非常遥远的爆炸相对于其亮度而言，看起来退行速度会更快。相反，它们看起来更暗——这意味着它们比减速模型预测的更远，从而表明膨胀随时间加快了。这一信号已通过多种独立观测方法得到确认，每种方法都基于不同的物理原理。

暗能量会随时间变化吗？

有可能。最简单的模型将暗能量视为宇宙学常数——固定、均匀且永久。但DESI巡天和一些超新星汇编的早期结果已暗示了可能的偏差。这个问题确实悬而未决。本次反驳确认了加速并未停止；它并未解决暗能量的强度是否恒定。

这解决了哈勃张力问题吗？

没有。哈勃张力——即不同方法测量宇宙当前膨胀速率之间持续存在的分歧——是一个独立且未解决的问题。本次反驳仅涉及宇宙是否仍在加速，而非其加速的具体速率。

在本篇反驳论文发表前数天发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜，预计将在其五年的任务期内提供历史上规模最大的超新星巡天。结合欧几里得卫星的弱引力透镜数据和DESI的星系图，罗曼的观测应能大幅缩小可能的暗能量模型范围——要么确认宇宙学常数，要么迫使人们进行无人能预见的修正。

参考文献：Wiseman et al., “Still accelerating: type Ia supernova cosmology is robust to host galaxy age evolution,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2026; 549(3). DOI: 10.1093/mnras/stag797

标签: dark energy, Adam Riess, Brian Schmidt, cosmic acceleration, Nobel Prize, Type Ia supernova

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