来源:科学人微信公众号

  太长不看:

  人们原以为宇宙的膨胀一定是减速的,然而,这货竟然是在加速膨胀。

  只有在一个宇宙学常数足够小的宇宙中,星系等结构才得以形成,人类才可能出现,人类才有机会发现我们处于这样的一个宇宙中。

  宇宙的最终命运由暗能量的性质来决定。

  暗能量性质主要由状态方程参数w来刻画,因此解决暗能量问题的一个关键步骤是精确测量w。

  暗能量探测计划有望在宇宙加速膨胀的研究方面取得实质性进展,为我们彻底揭开暗能量的谜团,并揭示宇宙的最终命运。

  发现宇宙加速膨胀

  20世纪20年代,哈勃发现了宇宙膨胀。宇宙不是静态的、一成不变的,它的浩瀚的空间每分每秒都在扩张,星系之间彼此远离而去。宇宙膨胀是20世纪最伟大的科学发现之一,直接引导出了大爆炸宇宙学的学说。几乎所有人都认为宇宙的膨胀必定是减速的,也就是说,膨胀越来越慢。这很容易理解,物质之间存在万有引力,宇宙中所有物体都必定互相吸引,这必然导致宇宙的膨胀越来越慢。如果宇宙中总的物质密度超过某个临界值(宇宙的临界密度),那么宇宙还会在未来的某个时刻停止膨胀并开始收缩,最终把所有物质压缩到一个奇点(被称为“大挤压”奇点)。如果宇宙中的总物质密度小于或等于临界密度,宇宙还是会永远膨胀下去,尽管膨胀越来越慢。这是直至20世纪末人们对宇宙膨胀的理解。

  然而,出乎所有人意料,在1998年,有两个超新星观测小组通过对遥远的超新星爆发的测量分别独立地发现,宇宙在当前竟然是加速膨胀的。也就是说,宇宙的膨胀在当前是越来越快,而不是越来越慢。这与万有引力是吸引力的经验事实明显不符。宇宙加速膨胀的发现震惊世界。人们需要弄清楚,到底是何种神秘力量推动宇宙加速膨胀的呢?

1998年,两个超新星观测小组通过测量Ia型超新星的距离-红移关系,分别独立地发现宇宙当前的膨胀正在加速。这一发现震惊世界。人们立刻意识到,爱因斯坦在1917年提出的宇宙学常数Λ有可能就是宇宙加速膨胀的幕后推手。这一发现在1998年被Science杂志选为当年的年度科学突破,图为Science杂志1998年12月8日刊封面。图片来源:Science。1998年,两个超新星观测小组通过测量Ia型超新星的距离-红移关系,分别独立地发现宇宙当前的膨胀正在加速。这一发现震惊世界。人们立刻意识到,爱因斯坦在1917年提出的宇宙学常数Λ有可能就是宇宙加速膨胀的幕后推手。这一发现在1998年被Science杂志选为当

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