介明達(dá)
我們知道,看不見的暗物質(zhì)和暗能量一共占了宇宙的95%左右,但有個事實卻常常被人忽視——它們的密度大致相等。這也太巧合了吧?
乍一看,這有點不可思議。暗物質(zhì),可以產(chǎn)生與正常物質(zhì)一樣的引力,占了宇宙的27%左右。而暗能量卻會導(dǎo)致宇宙加速膨脹,占了宇宙的68%左右。暗物質(zhì)與暗能量的性質(zhì)和含量差別很大,但它們的密度卻十分接近,這的確有點令人困惑。
另外,根據(jù)我們的標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型,在距今幾十億年前,暗物質(zhì)和暗能量的密度才開始變得相似。在宇宙大爆炸后很短的時間里,宇宙大部分是由暗物質(zhì)組成的。當(dāng)時,暗物質(zhì)密度大約是暗能量的1095倍。
但是,隨著宇宙的膨脹,暗物質(zhì)的密度也隨之下降。而科學(xué)界普遍認(rèn)為,暗能量的密度是隨著時間的推移保持不變的,于是暗能量對宇宙的影響逐漸大了起來。幾十億年前,暗能量的密度開始略大于暗物質(zhì)的密度,這導(dǎo)致了宇宙開始加速膨脹。
不過,我們似乎生活在一個特殊的時間段里——無論暗物質(zhì)還是暗能量,都沒能完全主宰宇宙??茖W(xué)家們認(rèn)為,這個“黃金時代”開始于大約30億年前,也許將會再持續(xù)60億年。但是,如果我們快進(jìn)到100億年后的未來,那么我們就來到了暗能量主宰宇宙的時刻——宇宙膨脹得很快,星系和星系團(tuán)之間的距離變得很大,宇宙變得更加黑暗。
也許,解釋當(dāng)前暗物質(zhì)和暗能量之間的平衡,最簡單的辦法就是采用人擇原理。我們?nèi)祟愐氪嬖冢仨毚嬖谝活w行星,它還要圍繞著一顆恒星旋轉(zhuǎn)。而為了創(chuàng)造這種適合人類生存的環(huán)境,暗物質(zhì)和暗能量之間變得平衡。
或者,暗物質(zhì)和暗能量之間可能存在著互動,就像粒子相互作用一樣,在這種互動中,暗物質(zhì)和暗能量會互相轉(zhuǎn)換。也許在未來,一些暗能量會逐漸變?yōu)榘滴镔|(zhì),來使得暗物質(zhì)不會太稀,并減緩宇宙的膨脹速率。
如果暗物質(zhì)和暗能量真的存在相互作用,那么我們就需要更新我們的宇宙模型。這種模型下的宇宙演化史可能極為不同。
那么,哪種宇宙模型符合真實的情況呢?科學(xué)家們認(rèn)為,一些線索可能藏在宇宙背景輻射之中。未來更靈敏的天文望遠(yuǎn)鏡可以通過對其觀測,來告訴我們哪個宇宙模型是最適合的。但目前來說,還沒有什么有力的證據(jù)表明當(dāng)前的宇宙模型是有問題的。所以說,這個我們無法直接看見的平衡,仍是一個無法解釋的巧合。endprint
科學(xué)之謎2017年2期