暗能量真的存在嗎？

1、暗能量真的存在嗎？科學(xué)界最偉大的革命，往往由現(xiàn)實(shí)和預(yù)期之間最細(xì)微的差異所引發(fā)。16世紀(jì)，哥白尼提出地球并非宇宙中心，他的立論基礎(chǔ)在當(dāng)時(shí)許多人看來，不過是天體運(yùn)動(dòng)中一些深?yuàn)W難懂的細(xì)枝末節(jié)。今天，一場(chǎng)新的科學(xué)革命，已經(jīng)隨著11年前宇宙加速膨脹的發(fā)現(xiàn)而拉開序幕。超新星亮度上的細(xì)微差異，曾讓天文學(xué)家得出結(jié)論：構(gòu)成宇宙的所有物質(zhì)成分當(dāng)中，有70%是完全未知的。也就是說，空間中充斥著一種不同于其他任何物質(zhì)的成分它們始終推動(dòng)著宇宙膨脹，而不像其他物質(zhì)那樣阻礙膨脹。這種成分被稱為暗能量（dark energy）。暗能量真的存在嗎？10多年過去了，一些宇宙學(xué)家依然對(duì)暗能量的存在感到不可思議，甚至開始重新思考那些

2、最初令他們推導(dǎo)出暗能量的基本假設(shè)。其中一個(gè)假設(shè)正是早期科學(xué)革命的產(chǎn)物哥白尼原理（Copernican principle）。這個(gè)原理認(rèn)為，地球所處的位置既不是宇宙中心，也沒有任何特殊之處。如果我們拋棄這一基本原理，一套能夠解釋這些觀測(cè)現(xiàn)象而又不需要借助暗能量的宇宙圖景，就會(huì)令人驚訝地顯現(xiàn)出來。大多數(shù)人都非常熟悉這樣一個(gè)觀念：我們這顆行星不過是一粒宇宙微塵，在一個(gè)毫不起眼的星系邊緣附近，圍繞著一顆普普通通的恒星旋轉(zhuǎn)。在我們這個(gè)宇宙當(dāng)中，類似的星系至少有數(shù)十億，分布之廣甚至超過我們的宇宙視界（cosmic horizon，即我們能夠觀測(cè)到的最遠(yuǎn)邊界）這使我們相信，自己在宇宙中的位置沒有任何獨(dú)一無二

3、之處。不過，有什么證據(jù)能夠支持如此謙卑的宇宙觀？我們又如何才能確定自己是否處在一個(gè)特殊位置上呢？天文學(xué)家通常會(huì)跳過這些問題，假定我們的微不足道是顯而易見的，不需要進(jìn)一步探討。我們或許真的處在宇宙中一個(gè)特殊的位置考慮這樣一種可能性在許多人看來似乎是不可思議的。然而，這正是世界各地一些物理學(xué)家小組最近正在認(rèn)真思考的觀點(diǎn)。具有諷刺意味的是，假設(shè)自己在宇宙中無足輕重，恰恰給宇宙學(xué)家提供了強(qiáng)大的解釋能力。根據(jù)哥白尼原理歸納而成的宇宙學(xué)原理（cosmological principle）聲稱：任何時(shí)刻，從空間中的任意一點(diǎn)朝任意方向看去，宇宙的模樣都是一樣的。這個(gè)假設(shè)讓我們可以把自己在宇宙一隅看到的東西外推

4、到整個(gè)宇宙。宇宙學(xué)家已經(jīng)付出了巨大的努力，以宇宙學(xué)原理為基礎(chǔ)，構(gòu)建起了代表科學(xué)最高水準(zhǔn)的宇宙學(xué)模型。結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)對(duì)空間、時(shí)間和物質(zhì)的理解，宇宙學(xué)原理暗示：空間正在膨脹，宇宙正在變冷，其中充斥著來自熾熱宇宙開端的遺跡所有這些預(yù)言都被天文觀測(cè)一一證實(shí)。比如說，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，遙遠(yuǎn)星系發(fā)的光似乎比鄰近星系發(fā)的光更紅一些。這種被稱為紅移（redshift）的現(xiàn)象就能夠用空間膨脹來巧妙解釋，因?yàn)楣獠ㄒ矔?huì)隨空間的膨脹而被相應(yīng)地拉長(zhǎng)。微波探測(cè)器還發(fā)現(xiàn)了宇宙極早期發(fā)出的輻射宇宙微波背景（cosmic microwave background）。這種大爆炸原始火球的遺跡，像一層帷幕包裹在空間各個(gè)方向，平滑得幾乎完

5、美無瑕。公平地講，能成功解釋這些現(xiàn)象，我們自視謙卑的態(tài)度實(shí)在功不可沒假設(shè)自己在宇宙中的位置越不重要，我們就越能夠“全面”地探討宇宙。黑暗降臨既然如此，為什么我們不能安于現(xiàn)狀？如果宇宙學(xué)原理真的如此成功，為什么還要去質(zhì)疑它？問題就在于，天文觀測(cè)有了一些非常奇怪的結(jié)果。過去十年來，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，對(duì)于紅移程度確定的遙遠(yuǎn)超新星來說，觀測(cè)到的亮度總是暗于預(yù)期。超新星的紅移標(biāo)明了自它爆炸以來空間膨脹的幅度。測(cè)出遙遠(yuǎn)超新星發(fā)光的紅移程度，宇宙學(xué)家就能推斷，這顆超新星爆炸時(shí)宇宙的尺寸比今天小多少。超新星紅移程度越高，它爆炸時(shí)宇宙的尺寸就越小，因此從那時(shí)起到現(xiàn)在，宇宙膨脹的幅度也就越大。超新星的觀測(cè)亮度給我們提

6、供了一種方法，能夠測(cè)量它到我們的距離，從而揭示這顆超新星爆炸距今有多久。如果一顆超新星的紅移程度已經(jīng)確定，而它的亮度看起來又低于預(yù)期，這顆超新星的距離就一定比天文學(xué)家認(rèn)為的更遠(yuǎn)。它發(fā)的光需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能傳到我們這里，這意味著宇宙從當(dāng)時(shí)的大小膨脹到現(xiàn)在的大小，一定花了更久的時(shí)間。因此，宇宙過去的膨脹速度一定比科學(xué)家以前預(yù)期的更緩慢。事實(shí)上，遙遠(yuǎn)的超新星看上去非常暗，以至于宇宙必須加速膨脹才能趕上它目前的膨脹速度。這種加速膨脹觸發(fā)了一場(chǎng)宇宙學(xué)革命：宇宙中的物質(zhì)本該吸引時(shí)空結(jié)構(gòu)，使膨脹速度逐漸放緩，但超新星數(shù)據(jù)暗示，情況恰恰相反。如果宇宙學(xué)家接受宇宙學(xué)原理，并且假設(shè)加速膨脹出現(xiàn)在宇宙各處，我們就能

7、得出這樣一個(gè)結(jié)論：宇宙中必定充斥著一種能夠產(chǎn)生排斥力的奇異能量暗能量。在物理學(xué)家用來描述基本粒子和作用力的標(biāo)準(zhǔn)模型中，沒有任何東西與暗能量相符。這是一種尚未被直接觀測(cè)到的物質(zhì)，它的性質(zhì)不同于我們以往看到的任何東西，能量密度也比我們能夠作出的最簡(jiǎn)單設(shè)想低了120個(gè)數(shù)量級(jí)（根據(jù)量子場(chǎng)論推算出的真空能，能量密度是暗能量的10 120 倍）。對(duì)于暗能量可能是什么，物理學(xué)家有了一些想法，但至今仍然純屬推測(cè)。簡(jiǎn)而言之，對(duì)于暗能量，我們幾乎可以說是一無所知。不論暗能量可能是什么，研究人員正在著手進(jìn)行一系列雄心勃勃、耗資巨大的地面和空間探測(cè)任務(wù)，用來尋找暗能量并測(cè)定它的性質(zhì)。對(duì)許多人來說，這是現(xiàn)代宇宙學(xué)面臨的

8、最艱巨挑戰(zhàn)。光明之路面對(duì)如此不可思議、看起來不太可能存在的暗能量，一些研究人員開始重新思考“暗能量存在”的推導(dǎo)過程，質(zhì)疑起當(dāng)時(shí)的一個(gè)根本假設(shè)我們?cè)谟钪嬷兴幍奈恢玫降资遣皇呛芷胀?，我們觀測(cè)到的現(xiàn)象能不能推廣到宇宙各處？如果拋開宇宙學(xué)原理，暗能量存在的證據(jù)能不能通過其他方式來解釋？在傳統(tǒng)宇宙學(xué)描述中，“宇宙膨脹”指的是宇宙作為一個(gè)整體發(fā)生的膨脹。就如同談?wù)撘粋€(gè)正在充氣的氣球：我們說氣球充到了多大，指的是整個(gè)氣球的大小，而不會(huì)具體到氣球上每一小塊膨脹了多少。不過，我們都在聚會(huì)場(chǎng)合見到過一些奇形怪狀的氣球，它們的膨脹并不均勻。比如長(zhǎng)條狀氣球充氣時(shí)，側(cè)邊上的一圈會(huì)迅速膨脹，然后鼓起來的部分才會(huì)向長(zhǎng)條的

9、另一端延伸過去。在拋棄宇宙學(xué)原理的另一種宇宙學(xué)觀點(diǎn)中，空間也能夠不均勻膨脹。一幅復(fù)雜得多的宇宙圖景就此浮出水面。我們不妨看一看下面這種模型，這是南非開普敦大學(xué)（University of Cape Town）的喬治·埃利斯（George Ellis）、查爾斯·赫拉比（Charles Hellaby）和納齊姆·穆斯塔法（Nazeem Mustapha）最先提出，后來被法國(guó)巴黎默東天文臺(tái)（Paris-Meudon Observatory）的瑪麗諾埃勒·塞萊里耶（Marie-Noelle Célérier）進(jìn)一步發(fā)展的：首先，假設(shè)宇宙各處膨

10、脹都在減速，因?yàn)槲镔|(zhì)總是在吸引時(shí)空，阻止它向外膨脹；然后，假設(shè)我們居住在一個(gè)超級(jí)龐大的宇宙巨洞（cosmic void）之中巨洞內(nèi)部并非空無一物，只不過平均物質(zhì)密度僅為其他地方的一半甚至三分之一。一塊空間區(qū)域越是空曠，內(nèi)部包含的、能減緩空間膨脹的物質(zhì)就越少；因此，巨洞內(nèi)部的膨脹速度要比其他地方更快正中央膨脹最為迅速，越靠近邊緣膨脹越慢，因?yàn)榫薅赐饷芏容^高的區(qū)域在邊緣附近已經(jīng)開始發(fā)揮作用了。任何時(shí)刻，空間不同部分的膨脹速度都不相同，就像那些奇形怪狀的氣球充氣時(shí)膨脹不均勻一樣。設(shè)想一些超新星在這個(gè)不均勻宇宙中的不同位置爆發(fā)，有些靠近巨洞中心，有些靠近巨洞邊緣，還有一些位于巨洞之外。如果我們靠近巨洞

11、中心，一顆超新星距離我們?cè)竭h(yuǎn)，它周圍空間的膨脹速度就越慢。它發(fā)出的光在向我們傳播的過程中，所經(jīng)區(qū)域的膨脹速度會(huì)越來越快。光經(jīng)過每一塊區(qū)域，空間膨脹都會(huì)把光波拉長(zhǎng)一點(diǎn)，這種效應(yīng)累積起來產(chǎn)生了我們觀測(cè)到的紅移。光在這樣一個(gè)宇宙中傳播一定距離后產(chǎn)生的紅移，要比在以相同速度（即我們周邊的膨脹速度）整體膨脹的宇宙中產(chǎn)生的紅移略低一些。反過來，光在這樣一個(gè)宇宙中要達(dá)到一定的紅移，它的傳播距離就必須比膨脹速度一致的宇宙里光的傳播距離更長(zhǎng)也就是說，這顆超新星必須離我們更遠(yuǎn)，因而看起來更暗。換句話說，這個(gè)模型把膨脹速度的變化從時(shí)間上“轉(zhuǎn)移”到了空間上。通過這種方式，宇宙學(xué)家不需要引入暗能量，就能解釋“超新星亮度

12、暗于預(yù)期”這一觀測(cè)事實(shí)。為了讓這套“另類”解釋行得通，我們必須生活在一個(gè)真正達(dá)到宇宙尺度的巨洞之中。超新星觀測(cè)的范圍已經(jīng)延伸到幾十億光年之外，占據(jù)了整個(gè)可觀測(cè)宇宙中很大的一部分。要想解釋這些觀測(cè)數(shù)據(jù)，巨洞的大小就必須達(dá)到類似的尺度。無論以誰的標(biāo)準(zhǔn)來看，這都足夠稱得上“巨大”了。牽強(qiáng)附會(huì)？這樣一個(gè)宇宙巨洞有多古怪呢？它似乎公然違背了宇宙微波背景（天文學(xué)家觀測(cè)到微波背景在各方向上強(qiáng)度相差不超過1/100 000），更不用說星系在空間中看似均勻的分布了。然而，更仔細(xì)的審視表明，這些證據(jù)也許不足以確鑿無疑地排除宇宙巨洞。背景輻射強(qiáng)度上的均勻一致，要求宇宙在各個(gè)方向上看起來幾乎一樣。如果巨洞大致呈球形，

13、我們離巨洞中心又足夠近，這些觀測(cè)事實(shí)就不存在任何問題。此外，微波背景確實(shí)存在一些異常特征，或許能夠用大尺度的非均勻性來解釋。至于星系分布，現(xiàn)有的巡天觀測(cè)還無法探測(cè)到足夠遙遠(yuǎn)的星系，根本不足以排除尺寸大到能夠“模擬”暗能量的超級(jí)宇宙巨洞的存在。這些巡天觀測(cè)發(fā)現(xiàn)了大小約為數(shù)億光年的“小型”巨洞、物質(zhì)纖維及其他結(jié)構(gòu)，但我們此前一直談?wù)摰哪莻€(gè)巨洞，尺寸還要再大一個(gè)數(shù)量級(jí)。星系巡天觀測(cè)有沒有證實(shí)宇宙學(xué)原理，這是天文學(xué)界目前正在激烈爭(zhēng)論的一個(gè)問題。美國(guó)紐約大學(xué)的戴維·霍格（David Hogg）及其合作者所作的分析表明，宇宙中最大的結(jié)構(gòu)大約為2億光年；在更大的尺度上，物質(zhì)的分布似乎均勻平滑，與宇

14、宙學(xué)原理相符。但意大利羅馬費(fèi)米中心（Enrico Fermi Center）的弗朗切斯科·西洛斯·拉比尼（Francesco Sylos Labini）及其同事主張，迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大結(jié)構(gòu)，不過是發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)的星系巡天項(xiàng)目在有限的探測(cè)范圍內(nèi)找到的“最大”結(jié)構(gòu)而已。更大的結(jié)構(gòu)或許超出了這些巡天的觀測(cè)范圍。假設(shè)你有一張地圖，顯示了方圓10千米內(nèi)的地形，一條公路從地圖的一側(cè)延伸到另外一側(cè)。由此得出最長(zhǎng)的公路只有10千米長(zhǎng)的結(jié)論，顯然是錯(cuò)誤的。要確定最長(zhǎng)公路的長(zhǎng)度，你需要一張更大的、清楚標(biāo)明所有公路起止地點(diǎn)的地圖，這樣你才能知道公路的完整規(guī)模。與此類似，天文學(xué)家要證明宇宙學(xué)原理，就

15、必須進(jìn)行大規(guī)模的星系巡天，探測(cè)范圍必須超過宇宙中最大的結(jié)構(gòu)才行?，F(xiàn)有的巡天觀測(cè)到底夠不夠大，這是一個(gè)尚在爭(zhēng)論的問題。對(duì)理論學(xué)家來說，超級(jí)巨洞也是一個(gè)難以“消化”的東西?，F(xiàn)有的所有證據(jù)都暗示，星系和纖維、巨洞之類的大尺度結(jié)構(gòu)都是從微觀量子漲落中“孕育”而來的（宇宙膨脹把這些微觀“種子”放大到了天文學(xué)尺度），宇宙學(xué)理論能夠準(zhǔn)確預(yù)言特定大小的結(jié)構(gòu)在宇宙中出現(xiàn)的幾率。尺寸越大的結(jié)構(gòu)應(yīng)該越罕見。大到足以“模擬”暗能量的超級(jí)宇宙巨洞出現(xiàn)的幾率不超過1/10 100。超級(jí)巨洞或許真的存在，但在我們能夠觀測(cè)的宇宙中找到一個(gè)的可能性，似乎微乎其微。不過，上述推理可能存在一個(gè)漏洞。20世紀(jì)90年代初，“早期宇宙標(biāo)

16、準(zhǔn)模型”的提出者之一、美國(guó)斯坦福大學(xué)的安德烈·林德（Andrei Linde）及其同事證明，盡管超級(jí)巨洞很罕見，但它們?cè)谟钪嬖缙诘呐蛎浰俣雀?，最終占據(jù)了大多數(shù)宇宙空間。觀測(cè)者發(fā)現(xiàn)自己位于一個(gè)超級(jí)巨洞內(nèi)部的可能性，或許根本沒那么低。這個(gè)結(jié)論表明，宇宙學(xué)原理（即我們并不居住在一個(gè)特殊的位置）和平凡原理（principle of mediocrity，即我們只是普普通通的觀測(cè)者）之間，并不總能畫上等號(hào)?？雌饋?，人類在平凡普通的同時(shí)，也可以居住在一個(gè)特殊的位置。檢測(cè)巨洞什么樣的觀測(cè)能夠判斷，是宇宙在暗能量的驅(qū)動(dòng)下加速膨脹，還是我們居住在超級(jí)巨洞中心之類的特殊位置？為了檢驗(yàn)巨洞是否存在，宇宙

17、學(xué)家需要建立一個(gè)有效的模型，用來描述空間、時(shí)間和物質(zhì)如何對(duì)周邊環(huán)境作出響應(yīng)。1933年，阿貝·喬治·勒梅特（Abbé Georges Lema tre）提出的一個(gè)宇宙模型恰好符合要求；一年后，理查德·托爾曼 （Richard Tolman）也獨(dú)立提出了同樣的模型，第二次世界大戰(zhàn)之后由赫爾曼·邦迪（Hermann Bondi）進(jìn)一步發(fā)展完善。在他們?cè)O(shè)想的那個(gè)宇宙中，膨脹速度不僅取決于時(shí)間，還取決于到某個(gè)特定位置的距離，這和我們現(xiàn)在的假設(shè)如出一轍。有了勒梅特托爾曼邦迪宇宙模型，宇宙學(xué)家就可以預(yù)測(cè)一系列能夠觀測(cè)的物理量。先來看看讓天文學(xué)家一開始推導(dǎo)出

18、暗能量存在的超新星。天文學(xué)家觀測(cè)到的超新星越多，重構(gòu)的宇宙膨脹歷史就越準(zhǔn)確。嚴(yán)格地說，這些觀測(cè)不可能排除巨洞模型，因?yàn)椴徽撚^測(cè)到什么樣的超新星數(shù)據(jù)，宇宙學(xué)家都能用一個(gè)形狀合適的巨洞來解釋它。不過，想要做到與暗能量完全沒有任何區(qū)別，這個(gè)巨洞就必須擁有一些非常奇怪的性質(zhì)。原因就在于，假想的暗能量所驅(qū)動(dòng)的加速膨脹會(huì)一直持續(xù)到今天。如果用一個(gè)巨洞來精確“模擬”這一點(diǎn)，膨脹速度就必須隨著距離我們?cè)絹碓竭h(yuǎn)而急劇下降，而且在任何方向上都必須如此。這樣一來，物質(zhì)和能量密度就必須在任何方向上，隨著距離我們?cè)絹碓竭h(yuǎn)而急劇增加。宇宙中物質(zhì)的密度分布，看起來就必定像一個(gè)尖頭朝下的巫婆帽，帽尖指向我們居住的地方。然而，

19、迄今觀測(cè)到的所有宇宙結(jié)構(gòu)，似乎都與之完全相反：它們的密度分布大都是平滑的，不會(huì)平白無故出現(xiàn)一個(gè)“帽尖”。更糟糕的是，當(dāng)年同在美國(guó)康奈爾大學(xué)的阿里·范德維爾德（Ali Vanderveld）和埃納·弗拉納根（Eanna Flanagan）曾經(jīng)證明，指向我們居住地點(diǎn)的“帽尖”還必須是一個(gè)奇點(diǎn)才行，就像黑洞中間那個(gè)超致密區(qū)域一樣。不過，如果這個(gè)巨洞更為真實(shí)，擁有平滑的密度分布，它就會(huì)留下足以辨認(rèn)身份的觀測(cè)“指紋”。平滑的空洞仍然能夠產(chǎn)生一些觀測(cè)現(xiàn)象，可能被誤認(rèn)為是加速膨脹，但沒有“帽尖”的空洞將無法再現(xiàn)與暗能量完全相同的結(jié)果。確切地說，表面上看到的膨脹“加速度”隨紅移變化而發(fā)生的

20、改變，將會(huì)泄露天機(jī)。我們?cè)谝黄c凱特·蘭德（Kate Land，當(dāng)時(shí)在英國(guó)牛津大學(xué)）合作撰寫的論文中證明：在現(xiàn)有的幾百顆超新星觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，再多觀測(cè)幾百顆超新星，就應(yīng)該足以判定巨洞和暗能量誰對(duì)誰錯(cuò)了。超新星觀測(cè)項(xiàng)目處在一個(gè)非常有利的位置，很快就能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)。超新星并不是唯一的觀測(cè)判據(jù)。1995年，美國(guó)普林斯頓大學(xué)的杰里米·古德曼（Jeremy Goodman）提出了另一種可能的檢驗(yàn)方法觀察微波背景輻射。當(dāng)時(shí)暗能量的最佳證據(jù)尚未出爐，古德曼提出這種方法的目的，不是為了給任何無法解釋的現(xiàn)象尋求解釋，而是為哥白尼原理本身尋找證據(jù)。他的想法，是把遙遠(yuǎn)的星系團(tuán)當(dāng)成鏡子，從不同

21、位置來觀察宇宙，就像在天體試衣間里照不同的鏡子一樣。微波輻射遇到星系團(tuán)時(shí)，一小部分會(huì)被星系團(tuán)反射。仔細(xì)測(cè)量這些輻射的光譜，宇宙學(xué)家就能推斷，從其中某個(gè)星系團(tuán)觀察宇宙時(shí)，宇宙看起來是什么樣子。如果變換位置會(huì)改變宇宙表現(xiàn)出來的模樣，這將為巨洞或類似結(jié)構(gòu)提供強(qiáng)有力的證據(jù)。兩個(gè)宇宙學(xué)家小組已經(jīng)將這一設(shè)想付諸實(shí)施。美國(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院（Dartmouth College）的羅伯特·考德威爾（Robert Caldwell）和伊利諾伊州巴達(dá)維亞市費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的艾伯特·斯特賓斯（Albert Stebbins），研究了微波背景中畸變的精確測(cè)量數(shù)據(jù)；西班牙馬德里大學(xué)的胡安·加

22、西亞貝利多 （Juan García-Bellido）和丹麥奧胡斯大學(xué)（University of Aarhus）的特勒爾斯·豪格博勒（Troels Haugbolle）則直接觀測(cè)單個(gè)星系團(tuán)。這兩個(gè)小組都沒有檢測(cè)到巨洞的存在，他們最多只能對(duì)這樣一個(gè)巨洞可能具備什么樣的性質(zhì)加以限制。預(yù)定于2009年5月發(fā)射升空的普朗克衛(wèi)星（Planck Surveyor），將給這個(gè)巨洞的性質(zhì)做出更加嚴(yán)格的限制，甚至可能徹底排除巨洞的存在。南非開普敦大學(xué)的布魯斯·巴西特（Bruce Bassett）、克里斯·克拉克森（Chris Clarkson）和呂慧卿（Teresa L

23、u）提出了第三種方法獨(dú)立測(cè)量不同位置的膨脹速度。天文學(xué)家通常用紅移來衡量膨脹速度，但紅移是某一天體到我們之間所有空間區(qū)域膨脹效應(yīng)的累積。由于所有這些區(qū)域都疊加在一起，紅移無法區(qū)分膨脹速度是隨空間變化還是隨時(shí)間變化。最好能夠篩除其他位置的膨脹效應(yīng)，只測(cè)量某一特定空間位置的膨脹速度。但這項(xiàng)任務(wù)十分困難，目前尚未完成。觀察不同位置上宇宙結(jié)構(gòu)的形成過程，或許是一種可行的辦法。星系和星系團(tuán)的形成與演化，在很大程度上取決于當(dāng)?shù)氐目臻g膨脹速度。研究不同位置上的這些天體，排除影響它們演化的其他效應(yīng)，天文學(xué)家或許能夠分辨出膨脹速度上的細(xì)微差異。其他可能我們居住在一個(gè)超級(jí)宇宙巨洞的內(nèi)部，這似乎跟“宇宙學(xué)原理”勢(shì)同

24、水火，不過也可能存在一些折中的情況。宇宙在大尺度上可以遵循宇宙學(xué)原理，但星系巡天觀測(cè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的、規(guī)模較小的巨洞和物質(zhì)纖維，也可能共同作用模擬出了暗能量效應(yīng)。加拿大麥吉爾大學(xué)的蒂爾撒伯·比斯瓦斯（Tirthabir Biswas）和阿萊西奧·諾塔里（Alessio Notari），還有當(dāng)時(shí)在意大利帕多瓦大學(xué)的瓦萊里奧·馬拉（Valerio Marra）以及他在美國(guó)芝加哥大學(xué)的合作者，對(duì)這個(gè)想法進(jìn)行了研究。在他們的模型中，宇宙看起來就像瑞士奶酪整體上均勻一致，但內(nèi)部布滿孔洞。因此，不同地點(diǎn)的膨脹速度就會(huì)略有不同。遙遠(yuǎn)的超新星發(fā)出的光在抵達(dá)我們這里之前，會(huì)穿過許多較小的巨洞，膨脹速度上的變化會(huì)扭曲它們的亮度和紅移。不過目前看來，這個(gè)想法似乎前途不妙。本文作者之一克利夫頓和英國(guó)牛津大學(xué)的約瑟夫·尊茨（Joseph Zuntz）合作證