参考消息网4月1日报道 英国《新科学家》周刊网站3月2日发表一篇文章，题为《颠覆性结果需要全新的宇宙理论来解释》，内容编译如下：

  如果把宇宙的故事想象成一部永远在进行后期制作的电影，宇宙学家就是那群执着的剪辑师，不断修改着剧情。他们正在制作的版本堪称一部激动人心的大片：故事以大爆炸开篇，时空从虚无中迸发，随后在可见物质与神秘暗物质的引力拉扯作用下，恢弘展开，形成恒星与星系；而一股名为暗能量的未知力量，让宇宙始终平稳膨胀。

  但这不会是最终版本。我们越是深入太空，就越发现这个故事并不完整：故事情节存在恼人的矛盾之处，关键角色依旧让人捉摸不透。数十年来，宇宙学家一直在努力完善这个剧本。

  如今，他们终于从宇宙中获得了全新灵感。一台强大望远镜对数百万个遥远星系进行测绘，以前所未有的精度追踪宇宙膨胀。观测结果似乎表明，暗能量的行为极为怪异，与我们此前的认知完全不同。

  如果能证实相关结论，那将是一场令人振奋的剧情反转。理论物理学家正在考虑彻底重新定义暗能量。虽然结局尚无定论，但很多人逐渐相信，我们即将谱写更丰富、更详尽的宇宙故事——一个与当前版本截然不同的新故事。

  2011年诺贝尔物理学奖得主、美国约翰斯·霍普金斯大学天体物理学家亚当·里斯说：“我们正处在一个有趣的时刻。如果有人正在拍摄一部记录宇宙电影创作历程的纪录片，我会说：‘现在千万别去洗手间’。”

  当前对宇宙起源与演化最有说服力的解释，是在一个世纪的探索中逐步构建完善的。1915年，爱因斯坦提出广义相对论，将引力描述为大质量物体扭曲时空的结果。这一理论也成为现代宇宙学的基石。

  当时人们认为宇宙是静态的，因此，爱因斯坦在方程中引入了一个新的项，即“宇宙常数”。但1929年，天文学家埃德温·哈勃观测到遥远星系彼此加速远离，证明宇宙正在膨胀，这让爱因斯坦放弃了这个常数。

  接着是大爆炸理论的诞生。这一理论成为公认真理，但直到20世纪60年代，随着天文学家发现大爆炸遗留的辐射——宇宙微波背景辐射（CMB），并证明其特性与理论预测完全吻合，稳恒态理论才退出舞台。

  随着人类太空观测能力提高，大爆炸理论已不足以解释一切。20世纪80年代，天文学家发现，可见物质的引力不足以维系星系结构，也无法解释星系团的形成，暗物质理论应运而生。十年后，里斯及其团队通过观测遥远的超新星，发现宇宙正在加速膨胀，宇宙常数得以重新启用，只是被赋予一个新的名字——暗能量。

  这就是当前的宇宙学标准模型——ΛCDM模型。希腊字母Λ代表宇宙常数，CDM代表由质量大、运动缓慢的粒子构成的冷暗物质。ΛCDM模型是科学界最伟大的成就之一，它是优雅简约之美的体现，仅仅用六个参数就描述了宇宙的完整历史，其大量精准预测已被越来越严格的观测所证实。美国芝加哥大学理论宇宙学家迈克·特纳说：“这是一个了不起的成就。和我1980年的认知相比，天啊，远超我们的想象，让人无比震撼。”

  但正如特纳所说，如今“它也远不能满足我们的期待”。这在一定程度上是因为科学的本质就是永不停息的探索，即使最成功的理论，也只是在继续接近更深层认知，当我们用新观测对其进行压力测试时，总会发现漏洞与瑕疵。

  ΛCDM模型的漏洞显而易见。暗物质与暗能量只是占位概念：它们是为解释观测结果提出的，却缺乏物理解释。尽管历经数十年努力，物理学家仍未直接探测到暗物质粒子。而暗能量被认为是真空能量，是真空中量子涨落的结果，然而在理论上一直存在一个无法解释的问题：量子理论预测的暗能量强度，是驱动当前宇宙膨胀所需数值的约10120倍。

  特纳说，暗能量和暗物质概念的提出有它们的作用，也有确凿的实验证据说明其存在，“但它们只是现象描述，它们应该指向更根本的物理规律”。

  瑕疵也开始显现，最著名的是哈勃张力，这一问题由来已久，但直到2015年才被正式命名。它因两种测量宇宙膨胀速率（即哈勃常数）的方法所得数值存在差异而得名。宇宙学家依据当前模型，从CMB外推，得到的数值约为67千米/秒/百万秒差距；而天文学家利用超新星和变星（亮度发生变化的恒星）直接测量局部宇宙，得到的数值约为73。里斯说，两种结果无法吻合，强烈暗示ΛCDM模型存在严重缺陷。

  尽管如此，大多数宇宙学家仍不愿放弃该模型。里斯认为，学术界不愿放弃ΛCDM模型的真正原因，是科学家在得到更好的理论之前，不愿放弃任何理论，尤其是如此成功的理论。他说：“人们不愿在未知中漫无目的地探索。”

  按照这一逻辑，我们需要能更清晰指引方向的观测。好消息是，新一代用于探测暗能量的望远镜已开始带来重磅成果，比如暗能量光谱仪（DESI）。

  DESI安装在美国亚利桑那州的一台望远镜上，将巨型镜面与5000根机械控制的光纤结合，能快速、连续地自动锁定遥远星系，观测速度远超此前的暗能量巡天项目。

  自2021年起，它已观测了数百万个星系，测量其红移（即星系光线因宇宙膨胀产生的拉伸），这是衡量星系与地球距离的指标。由于星系红移各不相同，通过对比其分布的特征间距，可以还原宇宙膨胀速率随时间的变化。

  DESI的目标是完成有史以来最精确的三维宇宙膨胀还原。2025年3月发布的最新数据，基于三年来对1500万个星系的观测，提供了震撼整个宇宙学界的重磅结论。

  当DESI研究团队将该数据与约束近邻宇宙膨胀的最新超新星数据和CMB数据结合，检验其与ΛCDM模型的契合度时发现，现有模型无法匹配观测结果，至少没有另一个允许暗能量强度随时间变化的模型拟合度高。这是一个惊人发现：暗能量似乎正在减弱，它根本不是宇宙常数。

  加拿大滑铁卢大学天体物理学家、DESI合作团队成员威尔·珀西瓦尔说：“这一发现的确很惊人。但在很多方面，这正是人们期待的。带领我们探索未知、带来意外结果的实验，令人无比兴奋。”

  更重磅的是，DESI结果还表明，早期宇宙中暗能量的强度或许曾先是跌破某个数值随后又再次回升。

  美国加利福尼亚大学伯克利分校物理学家埃里克·林德说：“DESI的观测结果既惊艳又反常。它们不仅与宇宙常数不符，偏离方式更是完全出乎预料。”目前，DESI的结果还不能认定为确凿发现，随着更多数据加入，这一结果可能被推翻。英国牛津大学宇宙学家费雷拉说：“我对此持观望态度。我们以前已经历过太多次类似情况。”

  不过，学术界已经达成一点共识：如果DESI的结论能被更多数据进一步验证，那将对ΛCDM模型造成沉重打击。

  里斯在2025年8月与他人共同发表的一篇论文中提出，我们或许正在见证ΛCDM模型的终结，必须准备好迈向全新理论。令人振奋的是，25年来，我们首次获得了指向更优理论的明确线索。

  这并不意味着难题将迎刃而解。尽管DESI的结果为暗能量的物理属性指明了清晰方向，极大地激发了理论物理学家的热情，但它所呈现的宇宙膨胀图景，让寻找正确公式变得异常艰难。最简单的解释是，暗能量并非源于真空，而是一种类似核力场的场。但这类模型需要不断精准微调，才能让暗能量只在过去数十亿年里增强，而非其他时期。

  许多理论学家更倾向于暗能量与引力相互作用的模型，而非独立演化的模型。他们认为，引力在特定阶段表现不同，是因为普通物质与暗能量之间存在能量传递。荷兰莱顿大学理论物理学家亚历山德拉·西尔韦斯特里说：“这就能解释暗能量密度为何先上升后衰减。这似乎是唯一可行的模型。”

  还有模型认为，暗能量与暗物质之间存在能量交换，随着宇宙膨胀，暗物质逐渐衰变为暗能量。从理论角度看，这一设想很有吸引力，因为它关联了宇宙学两大未知之谜。

  但所有这类相互作用模型都存在问题：比如，我们理应在现有行星轨道观测中发现相关证据，但至今一无所获。此外，即使这种相互作用极其微弱且未被探测到，但它仍有可能违背了神圣的能量和动量守恒定律。

  这就是我们目前的情况，拥有大量理论设想，却无一能解决问题。费雷拉说：“我们确实毫无头绪。”

  费雷拉与里斯都认为，我们要做的不仅仅是寻找暗能量以匹配数据，还应当思考：如果DESI的结果真的彻底推翻ΛCDM模型，我们能从中领悟什么。里斯说：“我们应该稍作停顿，反思总结。”他说，如果我们正处于宇宙认知重大飞跃的初期，宇宙学家需要谨慎思考前行方向，不仅是关于更优理论的假设，还有寻找理论的方法。

  我们或许会发现与现有理论一样简洁优雅的新理论，也可能发现更复杂的解释——包含多个暗能量场、多种暗物质、二者间的相互作用，或是宇宙尺度下引力的全新解读。里斯说：“对简约之美的执着追求，源于粒子物理学。但谁又能保证这在整个宇宙尺度下同样适用？在我看来，宇宙本就十分复杂，所以我们需要保持开放心态。”（编译/王栋栋）