不需神秘暗能量，用時空波紋一樣可解釋宇宙加速膨脹現象

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一群天文物理學家日前發表論文指出：宇宙加速膨脹的現象，不一定要用神秘難解的「暗能量（dark energy）」來解釋，或許利用大霹靂後、剛開始暴漲（inflation）時期時所自然產生的時空波紋就可以解釋了。由於這些時空波紋以向外傳遞至我們望遠鏡觀測不到的地方，因此只能用計算得知它們的存在，而無法實際觀測到。
        美國能源部費米實驗室（Fermi National Accelerator Laboratory）理論物理學家Edward W. Kolb等人，目前已將論文提交給物理評論快訊（Physical Review Letters）。

        百年來，宇宙膨脹這個議題一直非常熱門。當初愛因斯坦本來設想宇宙是靜止的，不會膨脹，也不會收縮。當他的廣義相對論清楚顯示宇宙可能會收縮或膨脹時，愛因斯坦便在他的理論中加進一項新的因子--「宇宙常數（cosmological constant）」，使整個理論得以顯示宇宙是靜止不動的狀態。宇宙常數其實就是空間中的物質密度，科學家現在藉由物質密度密度的大小便可決定宇宙是否會繼續膨脹下去。



        1929年哈伯（Edwin Hubble）經由星系團的運動發現宇宙其實正在膨脹中；愛因斯坦因而揚棄宇宙常數，並宣稱那是「我人生中最大的錯誤」。幾近一個世紀後，物理學家重新為宇宙常數翻案，不過代之以「暗能量」的稱呼。1998年天文學家以遙遠星系中的超新星進行測量，證明宇宙正加速膨脹中；至今為止，物理學家與天文學家似乎只能用暗能量來解釋宇宙加速膨脹的現象。如果暗能量真的存在，則整個宇宙中將有70％是暗能量，其餘25％是暗物質，剩下的4-5％才是常見的一般物質--夸克、質子、中子、電子等。

        Kolb等人表示：暗能量假說真的相當迷人，但是從另一個角度來看卻是個嚴重的問題：沒有任何理論模型，甚至是最現代的超對稱（supersymmetry）或弦論（string theory）等，可以解釋神秘暗能量的龐大數量從何而來。如果暗能量真的有理論上這麼龐大的數量，使得宇宙以現在這種加速度膨脹，其實應該會導致所有宇宙中已知的物質和天體都無法形成。

        物理學家為了解決這些龐大暗能量的問題，已經用所有已知的自然定律，甚至是很怪異的新作用力、新時空維度、超輕的基本粒子等，但都無法詮釋暗能量。然而，Kolb等人卻發現，其實根本不需要新的理論，也不需要暗能量，只需要最傳統的標準宇宙模型--宇宙大霹靂之後迅及發生的「暴漲」現象，就足以解釋宇宙加速膨脹的現象。

        暴漲理論源於1981年，認為：當宇宙大霹靂發生幾分之一秒的時間，整個宇宙突然開始急遽膨脹；這個現象可以解釋為何我們的宇宙各個方向都這麼均勻（天文上謂之「均質宇宙, homogeneous universe」）。近年的Boomerang和WMAP的實驗，已經藉由測量大霹靂所形成的微小擾動，證實了暴漲理論的正確性。

        目前天文學家普遍相信愛因斯坦廣義相對論的預測：在宇宙早期的暴漲時期中，時空結構會產生微小的波紋，如同一顆小石子投入池塘中產生的水波一樣。這些波紋會隨宇宙膨脹而被拉扯變形，而且現在已經延伸到約150億光年遠的宇宙邊境--遠超過現代科技可觀測到的範圍。根據Kolb等人的計算，這些宇宙波紋會增加觀測到的宇宙膨脹速度，造成宇宙正在加速膨脹的現象，根本不需要暗能量這種「新玩意兒」，所以Kolb戲稱他們的點子為「宇宙加速膨脹最保守的詮釋」！

        不過，這個理論仍須經過實際的實驗檢測，Kolb等人可從觀測結果分辨究竟時空波紋或暗能量兩種理論孰勝孰劣。Kolb也表示：當初愛因斯坦加入宇宙常數，或是他後來否定自己倡議的宇宙常數的作為，到底是對是錯，很快地就會從再度的精密宇宙論觀測結果獲得驗證。

yat

真係唔知佢地點樣諗到