 普朗克衛(wèi)星2013年拍攝的宇宙微波背景輻射,。ESA 萬物皆有引力。但這種最常見的基本作用力同時(shí)也讓物理學(xué)家面臨著巨大挑戰(zhàn),。愛因斯坦廣義相對(duì)論在描述恒星和行星的引力方面非常成功,，但當(dāng)人們?cè)噲D用它描述所有的尺度時(shí)，表現(xiàn)卻不理想,。 觀測證據(jù)一次又一次地證明著廣義相對(duì)論的偉大,。從1919年愛丁頓對(duì)太陽偏轉(zhuǎn)星光的測量，到近年的引力波探測,，無不如此,。但是當(dāng)人們?cè)噲D將其應(yīng)用到極小尺度，或描述整個(gè)宇宙時(shí),，裂痕開始出現(xiàn),。 量子理論預(yù)言真空含有能量。但我們無法覺察到這種能量,。真空含有的能量是一種斥力,，能將空間向著各個(gè)方向推開。有趣的是,，1998年人們果然發(fā)現(xiàn)了宇宙的膨脹在加速,。這一發(fā)現(xiàn)還獲得了2011年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。但是量子理論預(yù)言中的真空能量強(qiáng)度,，比能夠推動(dòng)宇宙加速膨脹所需的能量強(qiáng)度低了好幾個(gè)數(shù)量級(jí),。 所以究竟是不是真空能量推動(dòng)了宇宙加速膨脹？如果確實(shí)是真空能量推動(dòng)了宇宙加速膨脹,，那么為什么理論預(yù)言的真空能量強(qiáng)度那么弱,？如果不是,，那么又是什么在推動(dòng)宇宙的加速膨脹？ 一系列的謎,，導(dǎo)致我們只能用“暗能量”和“暗物質(zhì)”這樣模糊的概念,，來解釋宇宙的加速膨脹和天體結(jié)構(gòu)的演化。 “標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)理論”認(rèn)為宇宙由70%的暗能量,、25%的暗物質(zhì)和5%的常規(guī)物質(zhì)組成,。這個(gè)理論非常成功，近20年來宇宙學(xué)家搜集到的數(shù)據(jù)都符合這個(gè)理論的預(yù)言,。 但是假如宇宙真的大部分由暗能量和暗物質(zhì)組成,，那么在一些情況下，人們會(huì)得到古怪而沒有意義的值,。這也是為什么許多物理學(xué)家懷疑,，愛因斯坦的引力理論需要進(jìn)行修正。 更有甚者,，近年又出現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：人們通過不同的方法測得的哈勃常數(shù),，也就是宇宙膨脹的速度都不一樣。 以北美西蒙·弗雷澤大學(xué)物理系Levon Pogosian為首的一批科學(xué)家設(shè)計(jì)了一套方法,，試圖系統(tǒng)性地檢驗(yàn)大尺度宇宙是否遵循愛因斯坦的理論法則,。 使用貝葉斯統(tǒng)計(jì)法，研究人員在計(jì)算機(jī)模型內(nèi)還原了引力在宇宙演化史中的各種表現(xiàn),。檢驗(yàn)分為三個(gè)部分：宇宙的膨脹,、引力對(duì)光的影響和引力對(duì)物質(zhì)的影響。模型使用了普朗克衛(wèi)星的宇宙微波背景輻射數(shù)據(jù),，斯隆數(shù)字化巡天（SDSS）和暗能量巡天（DES）的超新星目錄及其對(duì)星系形態(tài)與分布特征的觀測結(jié)果,。 而當(dāng)研究人員將結(jié)果與“標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)理論”的預(yù)言進(jìn)行了對(duì)比之后，發(fā)現(xiàn)兩者并不完全符合,。 研究人員認(rèn)為,，若非數(shù)據(jù)中存在未知的系統(tǒng)性錯(cuò)誤，單憑修改引力理論來解決哈勃常數(shù)問題是非常困難的,。要想獲得完整的解決方案,，可能需要在宇宙學(xué)模型中加入新的要素。這種要素可能存在于宇宙大爆炸后不久,。它可能是某種特殊形態(tài)的暗物質(zhì),、早期形態(tài)的暗能量或原初磁場。
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