第一百二十九章乌云密布,通往未来（2 / 2）

在爱因斯坦广义相对论的框架下，这些宇宙模型的膨胀必然是一直减速的。只有暗能量在今天占主导地位的模型，才能以其很强的负压强克服物质的引力，使宇宙由初期物质主导的减速膨胀过渡到目前由暗能量主导的加速膨胀，从而很好的解释了Ia型超新星的数据。

由于颇为出乎意料，超新星的结果受到不少质疑。

Ia型超新星的极大光度弥散较大，在B波段(中心波长445nm)时。约为0。4星等，即有约40%的不确定性，并不是很理想的标准烛光。

Ia型天文学家研究了9个超新星的数据，发现Ia型超新星的极大光度与其光度衰减率有很强的相关性，按此修正之后，极大光度的弥散才能减小到0。15星等左右，成为实用的标准化烛光。

虽然如此，但是因为这个结论仅仅是从较小的样本上得出的，且缺乏很好的理论解释，人们对这个经验关系的误差及其普适性存有疑虑。

虽然如1998年和1999年Ia型超新星的结果中，用于拟合彼此之间关系的训练集样本超新星已接近30个，数据质量有明显的改善，菲利普斯关系的统计误差也已计算在内，且其中一个小组使用了不同的方法，即通过整体拟合Ia型超新星多波段数据来修正极大光度，从而获得距离信息，并得出与另一组一致的宇宙加速膨胀的结论。

Ia型超新星的属性(如光谱、极大光度、费利佩关系等)有可能随红移演化，造成与宇宙学距离随红移变化关系的混淆。

已有的观测表明，就总体而言，近邻Ia型超新星的光谱与中(高)红移Ia型超新星的光谱及它们随超新星爆发过程的变化吻合得很好。

虽然最近发现在紫外波段(静止坐标系)中等红移Ia型超新星比近邻Ia型超新星略亮些，但1998年和1999年Ia型超新星的结果是基于更长波长的数据(静止坐标系)，所以不受影响。而且这个紫外波段的差异使得中(高)红移超新星的距离被低估，若不加修正，只会削弱暗能量的证据。

另一种可能性是在不同红移处，不同亚类的Ia型超新星的比例会有所不同。造成Ia型超新星整体属性的细微演化，例如上述紫外波段的差异就有可能受此影响，但目前没有证据表明，这个问题严重地影响了Ia型超新星的结果。

当然，现有数据还不充足。一些微小的演化有可能被统计误差掩盖。对将来的大型项目来说，这些系统的误差将会变得很重要。

事实上，为了探测暗物质而发射的卫星探测器为暗能量的存在提供了很重要的证据。

首先，通过这些大型太空望远镜，科学家们得以精确地测量了微波背景光子最后散射面的角直径距离，这个距离可以直接限制暗能量属性，也是宇宙微波辐射背景对暗能量限制的最主要的来源。

其次，它对物质密度、重子密度等重要的宇宙学参数也给出了很强的限制，大大减小了其他观测手段探测暗能量时受这些参数不确定性的影响宇宙平均曲率和宇宙学常数对微波背景数据有很强的简并性，但只需将微波背景与哈勃常数结合。即可很好地限制宇宙平均曲率和宇宙学常数。

若结合更多的数据，则可以限制暗能量的状态方程。

宇宙大尺度结构对暗能量的限制主要有两个途径。

一个是类似于宇宙微波辐射背景，星系两点关联函数（或功率谱）的总体形状可以用来测量宇宙学参数，如物质密度，然后结合其他数据，可以限制暗能量；另一个是星系关联函数在约150Mpc(500万光年)尺度上的重子声波振荡特征，在线

性理论下不随时间演化，所以可以当作一个标准尺来测量不同红移处的角直径距离，进而限制暗能量。

如果有精确的红移信息，还可以通过测量不同红移处的哈勃参数及大尺度结构增长率来限制暗能量和检验引力理论。

而在以计算机模拟宇宙模型的时候。科学家们很明显的就可以发现在很大尺度结构的线性演化刚好与宇宙的膨胀同步，而非线性演化又非常弱，使得引力势在宇宙尺度上几乎不随时间演化，但在一个加速膨胀的宇宙里。引力势在大尺度上是衰减的。

因此多数的天文学家在通过分析宇宙微波辐射背景与星系分布的关联，发现星系密度的涨落与微波背景的温度涨落的确有正相关性，这为宇宙加速膨胀提供了重要的证据。

上述观测结果对距离、大尺度结构增长和宇宙学参数都有不同的敏感度，都有各自的系统误差。

虽然对每一项结果都有可能找到一些不需要宇宙加速膨胀或暗能量的解释，但是在现有的标准宇宙学框架内，将这些独立的观测综合起来。以很高的精度揭示了一个低物质密度的平坦宇宙，要构成这样的宇宙，一个被称为暗能量的宇宙新组分是必不可少的。

所以可以公平地说，虽然宇宙加速膨胀现象发现已有十余年了，人们也进行了大量的实验观测和理论研究，但是暗能量的本质仍然是雾里看花，朦朦胧胧，仍然是本世纪现代物理学和宇宙学的最大迷惑和挑战之一。

如果能够解析它，或许人类也将会如同相对论和量子力学创建之后那样，迎来一个崭新的时代吧。(未完待续。)