主笔说 | 为什么现在是宇宙学研究的黄金期?

作者:苗千

大家好,我是苗千。这一期的封面报道题目是《宇宙暗面:暗物质与暗能量的新探索》。我来给大家介绍一下,我们主要写了些什么,以及为什么要做这样一期报道。

宇宙暗面,说起来感觉非常宏大,又有点虚无。那么这期杂志我是想为大家报告一下,最近关于宇宙学研究,尤其是关于宇宙学领域最重要的问题,也就是暗能量研究的一个最新突破,再以此为契机跟大家介绍一下宇宙学到底是什么?宇宙学为什么这么重要?为什么说宇宙学研究迎来了它的黄金时代?既有科普的性质,也有关于宇宙学研究最新突破的解读。

什么叫宇宙的暗面?比较粗浅的解释就是我们看不到、摸不着的东西。宇宙中,我们日常生活里看不见、摸不着的物质和能量,其实占到了整个宇宙的95%左右。换句话说,我们日常生活中司空见惯的,看得见、摸得着的普通物质,只占了宇宙的5%左右。

在宇宙中占主导地位的其实是一种能量,这种能量推动整个宇宙加速膨胀,我们给它起了个名字叫做暗能量。暗能量的本质究竟是什么?目前还不大清楚,但是这些年宇宙学家一直在试图对暗能量进行更加细致的探测,在2021年开启了一个叫做暗能量光谱仪项目(Dark Energy Spectroscopic Instrument,DESI)的合作项目,可以说是目前国际上最先进的暗能量探测项目。

经过几年的工作之后,这个项目在2024年的秋天公布了一系列探测数据,到了2025年3月,又公布了最新的探测数据。这个数据虽然还没有被整个科学界作为一个科学事实所接收,但它揭示了一个非常重要的现象,就是暗能量可能并不是一个常数,它可能会随着时间变化,或者可以直接解释为,暗能量在过去几十亿年的时间里可能在逐渐减弱。当然,暗能量在逐渐减弱这件事还没有成为科学界普遍接受的事实,还需要更多的数据积累,但它目前所报告的数据,已经足够惊人。

暗能量在发生变化,这件事情给很多宇宙学家带来的震撼是全方位的,它让人想到,如果一个我们之前认为是常数的东西,它也在发生变化,那么宇宙中的一些性质是不是也会随着时间而逐渐改变?它给我们带来的是全方位的思考,是一个全新的视角。

今年是2025年,退回到100年前的1925年,著名的天文学家埃德温·哈勃做出了一个非常重要的发现:宇宙中像我们银河系这样的星系不计其数,银河系只是宇宙中的一个孤岛。伴随着哈勃的发现,现代宇宙学诞生了。

在这100年中,我们认识到宇宙是在大约136亿年前的一次大爆炸中诞生的,我们认识到时间、空间、物质、能量之间存在着非常丰富的互动,我们认识到宇宙中有各种各样稀奇古怪的神奇天体,比如黑洞、中子星等等,我们还对宇宙产生了各种各样的神奇想象。虽然这些想象还没有得到证实,但想象本身已经让我们足够激动。这些想象也刺激了文学艺术各个方面的发展,宇宙已经变成了人们日常生活中经常谈论的一个话题。我们还发现了引力波,并通过引力波进行着各种更加精确的探测,在此基础上发展出关于宇宙的、充满想象力的理论。

可以说在宇宙学诞生的第一个100年里,我们已经有了足够的积累,而这些积累让宇宙学的第二个100年成为它的黄金时代。我们有足够的理由相信,宇宙学在他的第二个100年里会有更多的突破,带给人们更多的惊喜,让我们的观念一次又一次被颠覆,这一切才是最值得我们期待的东西。

相比于宇宙学研究的浩瀚,这期介绍只能说是由点及面的沧海一粟,我也期待大家能通过这一期非常粗略简短的介绍,对宇宙学产生兴趣,相信你能从中体会到一种非常独特的美感。谢谢大家。 主笔说 | 为什么现在是宇宙学研究的黄金期?0

 

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