第2章 暗能量:看不见的客人

上次咱们聊到宇宙时,我故意没揭穿那个秘密——你以为科学家已经把宇宙研究透了?其实啊,咱们知道的全部加起来连5%都不到!就这可怜的一丁点知识里,还有成堆的谜题没解开呢。

剩下那95%里头,有27%我们叫它暗物质。您猜怎么发现的?有回科学家盯着银河系转圈,发现转得比计算器算出来的快多了,这才明白肯定有看不见的东西在拽着星系转。可气人的是除了能称出它的重量,我们连半根暗物质的毛都摸不着。

这时候科学家发现不对劲——算来算去,95%的未知里还剩68%的缺口啊!剩下那68%更邪门,科学家挠破头皮给它起了个名字叫暗能量。您想象一下,有个看不见的巨人正在把宇宙当气球吹,可我们连这巨人是男是女都不知道。

您肯定要问:既然啥都不清楚,干嘛非叫它能量?您说这算哪门子能量?和我们知道的电能、光能压根不是一回事!要我说啊,叫它“宇宙橡皮筋“都成,反正就是个占位符。

说来可笑,这发现纯属意外。二十多年前那帮科学家根本没想找暗能量,他们拿着望远镜是想逮住宇宙膨胀变慢的证据。结果您猜怎么着?数据明明白白显示宇宙不仅在膨胀,还越胀越起劲!就像您往天上扔苹果,苹果非但没掉下来,反而“嗖“地加速飞走了。

科学家们突然发现,宇宙不但没停止膨胀,反而越胀越快了。这事儿得从一百多年前说起,那时候所有人都觉得宇宙生来就这么大,连爱因斯坦都这么想。现在看这想法真傻,科学史上最狠的耳光,通常都抽在这种“理所当然“的事上。

谁敢想宇宙还能自己长大?后来天文学家盯着望远镜发呆,发现所有星星都在逃跑似的远离我们。他们测了恒星和星系的光,发现所有东西都在互相远离。秘密藏在光的颜色里——星星跑得越快,它们的光就越像被拉长的红色橡皮筋。

别误会,这不是说地球多特殊。每个角落的生物看星空,都会觉得所有星星在逃离自己。就像烤葡萄干面包,面团膨胀时,每粒葡萄干都觉得同伴在逃跑。其实根本没有中心这回事。

既然宇宙在长大,那它以前肯定很小。顺着想下去,迟早会撞见宇宙婴儿时期的模样。当年有群物理学家笑岔了气,故意用“大爆炸“这个嘲讽味十足的名字。我猜他们说出这个词时,手指肯定在空气里画着引号。

没想到这个玩笑话,现在成了正经科学术语。更讽刺的是,当初那些反对者恐怕想不到,我们头顶的星空每天都在证明——宇宙确实是从个“小不点“炸出来的。

1931年那个冬天,天文学家突然意识到——宇宙以前可能小得像针尖上的灰尘。你试着想象,现在满天星斗全被压缩成比原子还小的点,这密度能吓死蚂蚁。最要命的是,这个点外面没有空间也没有时间,它自己就是全部的“外面“。

科学家管这叫起点,可我觉得该叫“针尖上跳舞的巨人“。那时候谁要能看见这场景,准保当场疯掉。

都知道宇宙从爆炸开始,但爆炸之后呢?这才是要命的难题。引力这老家伙总在暗处捣乱,所有东西拼命往外飞时,它偏要往回拽。就像你往天上撒豆子,突然有千万根橡皮筋缠住每颗豆子。

科学家们拍桌子吵出三种结局:第一种最惨,要是宇宙塞满物质,引力早晚会把所有东西拽回来挤成渣,他们管这叫大挤压;第二种最凄凉,要是物质不够多,宇宙会像泄气的气球越飘越薄,最后冻成冰窟窿;第三种最玄乎,物质不多不少刚刚好,宇宙会慢慢停下膨胀,像耗尽力气的陀螺原地打转。

你猜他们发现什么?望远镜显示宇宙不仅在膨胀,还越胀越疯!这就像你松开橡皮筋,它非但没弹回来,反而“唰“地绷得更远了。当时所有物理学家都傻眼,他们精心算出的三种结局,全被现实狠狠甩了耳光。

科学家们准备好的三个答案全错了!真正的答案让人头皮发麻——宇宙膨胀在加速!怎么发现的?简单说就是看几十亿年前的星系跑多快,再比现在的速度。你可能会问:怎么知道古代的事?这要感谢光跑得慢。

看星星就像翻老照片,越远的星系照片越古老。举个例子,你看百亿光年外的超新星,其实在看百亿年前它的模样。要是发现古代星系跑得慢,现代星系跑得快,不就证明膨胀在加速吗?

可问题来了——你怎么知道星星离你多远?同样亮度的星星,离得远就暗,离得近就亮。但有的星星天生爱装蒜,就像你分不清远处萤火虫和近处烟头。科学家们急得抓耳挠腮,直到发现宇宙灯泡:Ia型超新星。

这种星星太懂事了!每次爆炸都像复制粘贴,亮度永远相同。说白了,它们就是宇宙里的标准灯泡。看到暗的Ia超新星?准是百亿光年外!看到亮的?肯定在银河系隔壁转悠。靠着这群不会撒谎的星星,人类终于逮住宇宙加速膨胀的铁证。

科学家们就像在夜路上发现规律的路灯——越暗的灯离你越远。这些叫Ia型超新星的宇宙路灯,加上之前说的颜色变红现象,终于让人类算清了宇宙膨胀的加速账单。

当时有两个团队在比赛谁先找到答案,他们都觉得宇宙要么越胀越慢,要么匀速胀大。结果测出来的数据让所有人后背发凉:最近的星系跑得比古代的更快!就像你松开气球,它本该慢慢飘,却突然“嗖“地冲上天花板。

这下全乱套了。必须有个看不见的大手在推着宇宙疯长,而且推力比全宇宙的引力加起来还猛!仔细算完账,发现五十亿年前宇宙确实在减速,但后来被这股神秘力量硬生生拽成了加速。科学家们索性给这力量起名叫暗能量,它现在占着宇宙68%的家当,比暗物质还多一倍。

最绝的是验证方法:科学家玩时间倒流游戏,用超级计算机从现在的星空倒推回大爆炸。就像你看着拼好的乐高,反推需要多少零件才能拼成原样。结果每次模拟都得塞进去大量暗物质和暗能量,才能让宇宙长成现在这模样。

科学家们玩宇宙模拟器时发现个要命规律——不按5%普通物质、27%暗物质、68%暗能量的配方来,星系根本长不出现在的模样!暗物质就像看不见的胶水,把星星粘成银河系;暗能量却在拼命撕扯空间,这两股力量较劲的时间线必须掐准,才能让虚拟宇宙和现实对上号。

要是耍赖把暗能量删了,全换成暗物质,电脑里的星系立马长得歪七扭八。就像你用错酵母发面,蒸出来的馒头硬得像石头。

最活见鬼的是,不管换多少种算法,宇宙账单永远显示:5%是看得见的桌椅板凳,27%是摸不着的暗物质,剩下68%全是暗能量!这暗能量到底是什么鬼?科学家们抓破头皮也只憋出个猜想——真空里藏着能量。

听着像胡扯对吧?但量子力学早说过,真正的真空根本不存在。就像你盯着空杯子,其实杯底每秒有上亿粒子在闪现消失。说不定暗能量就是这些量子涨落搞的鬼,它们从虚无里借来能量,硬生生把宇宙撑大了。

既然量子力学都敢说真空在冒泡,我们凭什么不信空荡荡的宇宙塞满了推力?但有个致命bug——按量子公式算,真空能量应该比实际观测值大1万亿亿亿...(总共60个零)倍!这相当于说你家电表显示用了整个银河系的电量,实际却只亮了个灯泡。

科学家们只能另辟蹊径:要么承认宇宙里藏着看不见的橡皮筋(新型力场),要么假设存在超重粒子。可惜这些粒子重得能把地球压成芝麻,人类现有设备连它们的影子都摸不到。这些理论现在就像婴儿学步,连互相打架的资格都没有。

比起暗能量这个谜中谜,暗物质都显得眉清目秀了——好歹算个物质!现在物理学家分头行动:有人追捕暗物质,有人死磕暗能量。就像同时追捕隐形的绑匪和会穿墙的幽灵,逮住哪个都能拿诺贝尔奖。

但暗能量给我们埋了颗雷:它正让宇宙像发疯的跑步机,所有星系都在加速逃离。最终整个夜空会只剩下银河系,其他星系都变成永远消失的流星。不过别慌,这事要发生还得过千亿年——那时候太阳早烧成煤渣了。

宇宙像吹爆的气球疯长,迟早有天所有星系逃跑速度都会超过光速!等下!爱因斯坦棺材板压不住了!别急——相对论只规定带信息的东西不能超光速。星系逃跑不传信息,就像你拿激光笔照月球,光点移动速度能超光速,但没传递任何信号。

真要这么玩下去,未来某天所有星光都会追不上地球。现在抬头看猎户座,其实它腰带上的参宿四早该爆炸了,但爆炸的光还在路上。等到宇宙膨胀刹不住车时,夜空会像被拔了插头的霓虹灯招牌,最后只剩银河系这颗孤灯。

到时候就算有新文明诞生,他们的天文学课本只能写:“宇宙是个漆黑盒子,祖先说的满天繁星都是神话“。想想就窒息——就像出生在雾霾城市的孩子,永远没见过银河。

不过别慌,人类科学才三百岁,可能暗能量哪天突然摆烂不干了。就像你家WiFi突然断网,宇宙膨胀说停就停。但眼下最打脸的是:我们连眼皮底下的5%常规物质都没整明白!

(拍黑板怒吼)你以为5%的常规物质就搞懂了?错!质子为啥有质量?中微子怎么变戏法?这些破事够烧光一百代科学家的头发!暗物质暗能量算啥?先把餐桌上的面包屑研究明白吧!

其中一个谜团,就是最基本的物质粒子到底是什么