视频网站vip会员账号 https://news.iresearch.cn/content/2021/08/392959.shtml遥远宇宙最深处的景象显示，星系被暗能量推开。是否有什么东西，比如灰尘，挡住了星光。20年前，我们对宇宙的认识经历了一场革命。几代人以来，我们都知道宇宙在膨胀，但我们不知道它的命运。它是会随着引力战胜膨胀而重新坍塌，还是会永远膨胀(由于引力战胜了膨胀)，还是会恰好生活在两种情况之间(由于膨胀和引力完全平衡)，这是宇宙学最大的悬而未决的问题之一。然后，在年，两个独立的团队——高z超新星搜索团队和超新星宇宙学项目——都发布了他们的结果，结果显示，超遥远的超新星太过微弱，无法与任何一颗超新星相一致。宇宙不仅在膨胀，膨胀还在加速。膨胀打败了重力，需要一种新的能量形式来解释观测结果:暗能量。但许多科学家对此表示怀疑。毕竟，如果物体比预期的更弱，也许宇宙没有加速。也许只是灰尘?多年来，这个概念一直是暗能量的主要竞争对手。宇宙的预期命运(前三幅插图)都与物质和能量与初始膨胀速率对抗的宇宙相对应。在我们观测到的宇宙中，宇宙的加速是由某种暗能量引起的，这种暗能量至今还无法解释。所有这些宇宙都受弗里德曼方程的支配，弗里德曼方程将宇宙的膨胀与宇宙中存在的各种物质和能量联系起来。宇宙膨胀的方式与它内部的物质和能量有着不可分割的联系。以物质为主导的宇宙与以辐射为主导的宇宙膨胀方式不同;宇宙的组成和它如何随时间变化决定了它如何膨胀。正因为如此，宇宙学的一个主要目标，在很长一段时间里，是测量两个主要特征:膨胀率和它如何随时间变化。但是我们不能直接测量膨胀的宇宙。我们只能测量宇宙中的物体。所以我们不测量宇宙的膨胀;我们测量物体的亮度或大小。如果我们知道一些关于它们的东西——它们的固有亮度，它们的表观亮度，以及它们的红移——我们就可以推断出它们离我们的距离，并以此来计算宇宙的膨胀历史。“标准蜡烛”非常适合根据测量到的亮度来推断距离，但前提是你对蜡烛本身的亮度以及你与光源之间的无污染环境有信心。当然，除非里面有一个混乱的、污染的因素。如果你知道你有一个60瓦的灯泡，你观察到它有一个特定的亮度，你就能计算出它有多远。亮度-距离关系非常简单:观测到的亮度下降是距离平方(b~1/r^2)的倒数。但是如果外面雾蒙蒙的，你就有麻烦了。与雾的密度成比例，光会比简单的亮度-距离关系预测的更微弱。如果你只是测量那个遥远的光并应用亮度-距离关系，你会得出它的距离大于它实际的距离。你的结果会有偏差，因为你没有考虑到有东西挡住了一部分光线。当外面雾蒙蒙的时候，远处的光源会显得比平时更暗，因为它们的一部分光会被遮挡和散射。如果你不知道雾的存在，仅仅根据光的亮度推断出一个距离，你就会认为它太远了。因此，如果你把这个逻辑应用到这些比预期更弱的超新星上，你可能会怀疑是否有某种宇宙“雾”挡住了这些遥远的光。宇宙中没有雾，但是我们有阻挡光的尘埃。如果你把足够多的尘埃放在足够远的地方，你就有可能解释为什么没有暗能量的超新星会显得更暗。这是你要考虑的第一件事;更多的尘埃与其说是一场革命，不如说是一种弥漫宇宙的新能源。所以这就变成了一个命题:在遥远的宇宙中有一些额外的尘埃，而超新星看起来更暗的原因并不是因为它们距离更远是和空间的额外膨胀，而是因为尘埃挡住了光线。可见(左)和红外(右)的富尘博克球状体，巴纳德68。红外光几乎没有被阻挡，因为较小的尘埃颗粒太小，无法与长波光相互作用。在更长的波长下，除了阻挡光的尘埃之外，更多的宇宙可以被发现。然而，尘埃颗粒的大小各不相同，尘埃颗粒的大小决定了哪种波长的光更容易被阻挡，大多数尘埃阻挡蓝光的能力强于阻挡红光。这就是为什么宇宙中有许多黑暗星云阻挡可见光的原因，但是如果你用红外望远镜观察，你可以看到星云后面的恒星。然而，对不同波长的光的测量并没有显示出优先的光阻塞现象。相反，他们发现红色和蓝色的光都减少了等量。你可能会认为这排除了灰尘的解释，但事实并非如此。如果遥远宇宙中的尘埃是一种新类型的尘埃，它同样阻挡了所有波长的光，那会怎样?小鹰星云，LBN，在太空中看起来是一个灰色的尘埃区域。但是尘埃本身并不是灰色的，而是优先吸收蓝色而不是红色的光，这些光是由真实的物理尘埃颗粒构成的，而不是理论上的灰色尘埃。这种未被发现的尘埃被称为“灰色尘埃”，它可以均匀地阻挡所有波长。如果你要创造一种尘埃颗粒群，它有一个特定的尺寸分布，在尺度上跨越许多数量级，理论上，它可以在所有波长上均匀地造成这种变暗效应。即使我们从来没有自然地发现过这样的尘埃分布，我们可以想象宇宙在我们无法直接测量的地方创造了它。所以我们需要一些方法来测试它，这涉及到在不同距离观察超新星。如果它是灰色的尘埃，那么在更远的地方就会有更多的尘埃继续阻挡越来越多的光线。如果暗能量是正确的，相反，宇宙的膨胀预示着一个不同的结果。到年或年，结果非常清楚。对更远的超新星的观察使我们能够区分“灰色尘埃”和暗能量，排除了前者。但“补充灰尘”的改造仍与暗能量难以区分。暗能量与我们看到的一致;灰色的灰尘理论败了。但这是否意味着暗能量一定是真实存在的呢?不一定。你总是可以修改你的“灰尘”解释，使其符合数据:通过使灰尘在宇宙膨胀时密度和位置随着时间的推移而变化:“补充灰尘。”“如果你插入一种方法来创造新的灰色尘埃，让它在宇宙膨胀时保持恒定的密度，你就可以再次匹配数据。”但没有人致力于补充灰色尘埃。当我们得到这组数据的时候，最后一批提倡模糊解释的理性怀疑论者都已经放弃了。距离/红移关系，包括最遥远的物体，从他们的Ia型超新星看到。这些数据强烈支持宇宙加速，尽管目前存在其他数据片段。原因很简单:添加足够多的额外自由参数、行为或对理论的修改，您就可以真正地挽救任何想法。只要你愿意充分调整你的想法，你就永远不能排除任何可能性。如果你想编造一个尘土飞扬的解释来模拟暗能量的影响，你可以这么做。然而，在某些时候，你会失去所有的物理动机，你会想出多参数的解释来解释一个观察结果，这个观察结果是一个单独的自由参数——暗能量——在你开始修补你的尘埃理论之前给你的。一个具有暗能量的宇宙(红色)，一个具有巨大非均匀能量的宇宙(蓝色)，以及一个临界的、无暗能量的宇宙(绿色)。注意，蓝线的行为不同于暗能量。新观点应该做出不同于其他领先观点的、可观察到的、可测试的预测。那些观测试验失败的观点一旦达到荒谬的地步，就应该抛弃。多年前，物理学家马克斯·普朗克说过:一个新的科学真理不是通过说服它的对手并让他们看到光明而取得胜利的，而是因为它的对手最终会死去，而熟悉它的新一代会成长起来。我们常常把这句话解释为，简单地说，“物理学每次推进一个葬礼。”“如果你坚持认为暗能量并不能很好地解释宇宙——暗能量通常根植于一种感觉，而不是证据——那么对于我们观察到的现象，你总能找到另一种解释。”但大多数这样的解释，比如补充灰色尘埃，都是特别恳求的例子，而不是科学工作的好例子。对暗能量的约束来自三个独立的来源:超新星、宇宙微波背景辐射和BAO(它们是宇宙大尺度结构的一个特征)。注意，即使没有超新星，我们也需要暗能量，而我们发现的物质中只有六分之一是正常物质;剩下的一定是暗物质。还有其他方法可以让遥远的超新星看起来比它们应该的更暗——比如让光子振荡到轴子中——但这仍然不适合超高红移的超新星。我们甚至不再依赖超新星来证明暗能量的存在:我们有足够的证据从宇宙的大尺度结构和宇宙微波背景来证明它的必要性。当你为了拯救你的竞争观点而必须做的扭曲达到荒谬的程度时，你必须放弃它。暗能量的尘埃替代品已经失去了它所有的预测能力和物理动力。暗能量解释了我们观察到的宇宙;任何已知形式的尘埃都不会。并不是偏见或偏见杀死了暗能量的主要竞争对手。这是来自宇宙本身的信息。
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