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暗能量 |
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目前，一個空間探測計劃斯隆數字巡天（SDSS）已經完成了第一階段為期五年的運行，一旦全部完成之後，這一足以覆蓋四分之一的天空的精細光學成像設備，無疑將披露更多的細節。 目前中國科學家也正在試圖利用北京附近新上馬的LAMOST（大天區面積多目標光纖光譜望遠鏡）來觀測超新星，從而探索在中國首次進行暗能量實驗研究的可能性。而利用伽馬暴（超大質量星體爆發而形成的宇宙高能輻射），也許將為進一步研究更早期的暗能量提供間接手段。北京師範大學物理學教授朱宗宏在接受《財經》記者採訪時指出，目前對於伽馬暴天文學的探索還處在初級階段，有點類似於1998年暗能量剛被發現時的超新星天文學，但其某些性質，從長期來看仍然有可能用來研究暗能量。 那麼，是否有可能利用實驗室來直接研究暗能量呢？一些人已經宣稱，可以利用納米技術來實現這一目標。瑞斯在接受《財經》採訪時表示，一些科學家也希望利用短距離（short-range）的引力實驗，發現暗能量的線索。 美國加州理工學院（CIT）的物理學家西恩卡羅爾（SeanCarroll）也對《財經》記者強調，要找到一個更具確定性的模型，不僅需要天文學上的數據，可能更需要來自粒子物理學的證據。尤其是2007年即將在歐洲投入運行的大型強子對撞機（LHC），或許“我們可以期待”。 由於對暗能量的性質、包括與其他物質的反應機理還不清楚，很多科學家認為，短期之內還無法對實驗室內的工作寄予太大希望；更為現實的渠道，或許仍來自天文觀測。 如果不出意外，普朗克（PLANCK）探測器將於2007年一季度正式升空，它將對天空進行更加精密的探測。在接受《財經》記者採訪時，皮爾姆特也表示，由它所在的實驗室負責設計的超新星加速探測器（SNAP），按照計劃將於2013年或者2014年升空。 “在未來五到十年中，我們對於暗能量的性質或許將有更加清晰的了解。”英國諾丁漢大學物理與天文學院教授克里斯托弗康瑟利斯（ChristopherConselice）對《財經》記者說。 幾乎沒有人否認，暗能量對於整個宇宙學乃至物理學而言，都不啻是一場革命。 1979年諾貝爾物理學獎得主斯蒂芬溫伯格（StevenWeinberg）曾明確表示，“如果不解決暗能量這個'路障'，我們就無法全面理解基礎物理學。”著名華裔物理學家、1957年諾貝爾物理學獎得主李政道也斷言，暗能量將是21世紀物理學面臨的最大挑戰。 但是，何時是這個“絕對配得上諾貝爾獎”的問題的終點，目前還是一個巨大的問號。正如卡羅爾在接受《財經》記者採訪時所言，“目前還沒有任何理論，配得上這一獎賞。” 瑞斯也對《財經》記者強調，理論工作非常困難。在這樣一個十分前沿的領域，何時能取得突破，的確難以預測。 在康瑟利斯看來，一旦暗能量得以真正證實，1998年兩個超新星觀測小組的負責人皮爾姆特、施密特，以及其他從事宇宙背景微波輻射研究工作的，都是比較有可能的候選人。也就在2006年6月，皮爾姆特、施密特和瑞斯三人，因在這個領域的傑出貢獻，共同分享了該年度的“邵逸夫天文學獎”。 研究意義 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洩漏了它的行踪，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（galaxycluster）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，它是均勻分佈的，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。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。 爭論 通過對遙遠星系團發出的X射線進行觀測和分析，歐洲航天局科學家得出了與暗能量理論不符的結果。不過專家指出，新結果是否意味著人們一直探討的宇宙暗能量“或許並不存在”，仍需更多的觀測研究來證明。 愛因斯坦的廣義相對論做出過暗能量的假設。據推測，不可見的暗能量可能佔據了宇宙質量的大部分，能夠產生與引力相反的排斥力，這也許可以解釋為什麼宇宙會出現加速膨脹現象。 關於暗能量理論目前仍有爭論。一些科學家認為，要驗證暗能量是否存在，辦法之一是比較各星系團中熾熱氣體的比例。 星系團由成百上千個星系組合而成，其半徑達數百萬光年。星系團的特點之一是其中有大量熾熱氣體，溫度在1000萬到1億攝氏度之間。歐洲航天局的XMM牛頓天文望遠鏡最近捕捉到了古老的遙遠星系團發出的X射線。科學家對此進行分析後得出了這些古老星系團中熾熱氣體所佔的比例。他們將這些數據與距地球最近也就是最年輕的星系團中熾熱氣體所佔比例進行了比較，結果發現二者沒有差別。 科學家認為，只有假設宇宙中沒有暗能量才能解釋這一現象。 確認存在 天文學家確認暗能量存在，證實宇宙加速膨脹 據英國廣播公司(BBC)網站報導，運用最先進的天文測量技術，日前天文學家通過巡天觀測確認了神秘的暗能量的存在。暗能量佔據宇宙全部物質的74%，它是宇宙加速膨脹的推手。宇宙的膨脹進程處於兩種相剋的力量平衡之中，如同陰陽相剋。其中的一種力量是引力，它們的作用使膨脹減速，而另一種強大的反制力量則是暗能量，它使宇宙加速膨脹。而現在看來，暗能量勝出了。這項研究基於科學家們對20萬個星系進行的觀測。研究人員運用兩種不同的手段來對先前的暗物質觀測結果進行驗證。 《英國皇家天文學會月刊公告》已經接受了該小組提交的兩篇論文，並將刊載。 此次運用的兩種天文測量方法中，一種手段是對宇宙中星系的分佈狀況進行考察，找出其中的模式。這種模式被稱為“重子聲學振盪”(baryon acoustic oscillations, BAO)。 第二種手段是測量宇宙中不同時期星系團的形成速度差異。這兩種方法的結果都證實了宇宙中暗能量的存在以及宇宙的加速膨脹事實。 暗能量的概念最早是上世紀90年代，天文學家們在對遙遠的超新星進行觀測時首次提出來的。 愛因斯坦是正確的 為了解釋宇宙為何會加速膨脹，天文學家和物理學家們面臨兩種選擇：或者重寫愛因斯坦的理論，或者去接受這樣一種觀點，那就是宇宙中充滿著一種全新的，我們完全不了解的神秘能量。 克里斯·布萊克(Chris Blake)博士來自澳大利亞墨爾本的斯威本科技大學，也是這一研究的合作者之一。他說：“暗能量起到的作用就像是你向上拋出一個球，然後你發現它加速向上飛去。並且越飛越快。這樣的結果告訴我們，暗能量是一個宇宙常數，正如愛因斯坦最初提出的那樣。如果只考慮引力，我們不可能觀察到這樣的現象。” |
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