這也是宇宙學(xué)家們希望能夠更快更好地認(rèn)識暗能量的原因。現(xiàn)在，有三大已經(jīng)進(jìn)行或即將進(jìn)行的新實(shí)驗(yàn)（其中兩個實(shí)驗(yàn)在智利進(jìn)行，一個實(shí)驗(yàn)在美國夏威夷進(jìn)行），將有助于我們揭開蒙在暗能量頭上的神秘“面紗”。這些實(shí)驗(yàn)無一例外地都將回溯到宇宙形成之初，并且會以前所未有的精度測量星系以及星系團(tuán)之間的關(guān)系。這些實(shí)驗(yàn)成功完成后，盡管我們?nèi)匀粺o法全面了解暗能量的“性格”，但至少我們會知道得更多一點(diǎn)。

　　這三大實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)都是暗能量確實(shí)存在。但也有少數(shù)宇宙學(xué)家并不認(rèn)同這一點(diǎn)。當(dāng)然，他們并不否認(rèn)導(dǎo)致其他人假定暗能量存在的觀察，而是否認(rèn)暗能量存在這一結(jié)論。對他們來說，這些新實(shí)驗(yàn)或許也為他們提供了證實(shí)暗能量是否真正存在的機(jī)會。

　　“三駕馬車”朝暗能量進(jìn)發(fā)

　　新實(shí)驗(yàn)中最先進(jìn)的設(shè)備是重達(dá)5噸、分辨率高達(dá)570兆（百萬）像素的暗能量照相機(jī)，其去年被科學(xué)家們安放在位于智利托洛洛山的美國洲際天文臺。托洛洛山海拔2200米，是一座既與縱貫?zāi)厦来箨懙陌驳谒股矫}相連又孤零零的山峰，山區(qū)一年四季天氣晴朗，很少有云霧，每年約有300天可以觀察天體，是世界上少有的觀察天體的好地方。據(jù)信，這一照相機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好開始工作，每晚可為天空拍攝400張10億字節(jié)的圖像，5年時間總共將拍攝525個晚上。

　　這一照相馬拉松活動是“暗能量調(diào)查（DES）”項(xiàng)目的一部分，這一項(xiàng)目由美國芝加哥大學(xué)的喬舒亞·弗里曼領(lǐng)導(dǎo)。弗里曼計(jì)劃對天空八分之一的范圍進(jìn)行掃描，對10萬個星系團(tuán)進(jìn)行調(diào)查，測量這些星系團(tuán)內(nèi)的3億個星系與地球的距離。

　　DES項(xiàng)目的最終目標(biāo)是追蹤星系團(tuán)的大小和形狀隨時間如何發(fā)生變化，從而為科學(xué)家們提供重力和暗能量之間如何角力的詳情。重力會讓宇宙的膨脹減速，導(dǎo)致星系團(tuán)變得更加緊密；而暗能量則會讓宇宙的膨脹加速，導(dǎo)致星系團(tuán)分崩離析。因此，星系團(tuán)收縮或膨脹的速度就彰顯了重力和暗能量之間的相對強(qiáng)度。

　　弗里曼和同事無法跟蹤給定星系團(tuán)內(nèi)發(fā)生的變化，因?yàn)樗麄兛吹降膬H僅是歷史某一瞬間發(fā)生的情況，但是，通過查看不同時期多個星系團(tuán)之間的差異就可以讓他們獲得更多信息。

　　以前的觀察已經(jīng)表明，在宇宙長達(dá)137億年的生命中，有一大半時間里，重力占據(jù)了主動，但在大約60億年前，暗能量開始掌權(quán)。DES項(xiàng)目尤其希望能對這一過渡時期進(jìn)行研究，他們的想法是通過研究大約100億光年遠(yuǎn)的星系團(tuán)這一簡單的辦法來獲得100億年前宇宙的情況。

　　第二個新實(shí)驗(yàn)是由日本東京大學(xué)科維理宇宙物理學(xué)與數(shù)學(xué)研究所的理論物理學(xué)家村山齊（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的“圖像和紅移的斯巴魯測量（SuMIRe）”，這一項(xiàng)目在美國夏威夷進(jìn)行。它將于明年開始收集數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)收集方式與DES類似，但其方法更好。

　　盡管這一項(xiàng)目只對宇宙十分之一而非八分之一的范圍進(jìn)行掃描，但其能看得更遠(yuǎn)：遠(yuǎn)至130億光年而非100億光年。另外，與DES項(xiàng)目相比，SuMIRe項(xiàng)目的裝備也更精良，尤其是其擁有一個能對紅移進(jìn)行調(diào)查和分析的積分光譜儀。

　　紅移是宇宙學(xué)家們獲得信息最重要的渠道之一，紅移會告訴科學(xué)家們星系與我們的距離。紅移由多普勒效應(yīng)造成，由于多普勒效應(yīng)，從離開我們而去的恒星發(fā)出的光線光譜會向紅光光譜方向移動。美國天文學(xué)家埃德溫·哈勃于1929年確認(rèn)，遙遠(yuǎn)的星系均遠(yuǎn)離我們地球所在的銀河系而去，同時，它們的紅移隨著它們的距離增大而成正比地增加。這一普遍規(guī)律稱為哈勃定律，它成為星系退行速度及其和地球的距離之間的相關(guān)基礎(chǔ)。這就是說，一個天體發(fā)射的光所顯示的紅移越大，該天體的距離越遠(yuǎn)，它的退行速度也越大。DES項(xiàng)目缺乏光譜儀，因此，其必須依靠其他望遠(yuǎn)鏡來測量紅移。擁有積分光譜儀是SuMIRe項(xiàng)目的一個巨大優(yōu)勢。

　　第三個實(shí)驗(yàn)是位于智利阿塔卡瑪天文望遠(yuǎn)鏡偏振靈敏接收器（ACTPol），這一實(shí)驗(yàn)由美國普林斯頓大學(xué)的萊曼·佩吉所領(lǐng)導(dǎo)，這一實(shí)驗(yàn)與上述兩個實(shí)驗(yàn)都不相同。它主要研究宇宙微波背景（CMB）發(fā)出的微波，而非從星系那兒傳來的光。

　　科學(xué)家們認(rèn)為，在誕生早期，宇宙溫度極高，隨后開始冷卻，在宇宙大爆炸后38萬年，形成被稱為微波背景輻射的“余燼”，因此，其保存了早期宇宙“模樣”的印記。

　　當(dāng)代宇宙學(xué)理論同時還有一項(xiàng)重要預(yù)言，即微波背景輻射具有偏振性。在“大爆炸”之初，宇宙中尚未形成物質(zhì)，質(zhì)子、中子和光子相互碰撞，使宇宙之光產(chǎn)生偏振。光本身可以看作是由一些微小的波構(gòu)成，這些波通常可以在任何一個平面上振動，均勻分布于各個方向。但是，光在受到折射或散射后有時會產(chǎn)生偏振，使光波的振動方向集中到特定平面上。

　　據(jù)理論推算，在宇宙“大爆炸”之后約40萬年，帶電粒子開始形成最初的物質(zhì)，宇宙中的光與物質(zhì)出現(xiàn)分離，但其偏振卻依然在微波背景輻射中得到保存。這一偏振是古老的光線與宇宙最初誕生的物質(zhì)最后接觸的“印記”，因此，探測它可以為研究宇宙早期狀況提供重要“指南”。

　　ACTPol項(xiàng)目也將在智利的托洛洛山山頂進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)已于今年7月19日開始，目的是查找宇宙微波輻射的偏振。

　　如果這三大實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虺晒�，而且研究結(jié)論能相互印證的話，那么，這預(yù)示著我們朝著理解宇宙如何從一個比電子還小的物體擴(kuò)展為現(xiàn)在我們所看到的一個無限大的物體更近了一步。理論學(xué)家們可以將新數(shù)據(jù)納入其暗能量模型中，看看會出現(xiàn)什么結(jié)果。其他人也能使用這些數(shù)據(jù)，或許會得出不同的結(jié)論。

　　瘋狂的理論

　　盡管大部分宇宙學(xué)家們競相努力，希望能早日揭示宇宙不斷膨脹的神秘性，但也有理論學(xué)家在試圖證明這種解釋是錯誤的。最近的一項(xiàng)研究來自于德國海德堡大學(xué)的理論物理學(xué)家克里斯托弗·維特里克，他不僅不相信暗能量，也根本不相信宇宙在膨脹。

　　按照現(xiàn)代宇宙學(xué)的觀念，這無異于“異端學(xué)說”，但是，維特里克在arXiv上撰文指出，他已經(jīng)構(gòu)建出了一種完全不同的宇宙學(xué)框架，在這套框架內(nèi)，宇宙并非在膨脹，而且，萬事萬物的質(zhì)量一直在增加。

　　維特里克認(rèn)為，其他科學(xué)家認(rèn)為導(dǎo)致宇宙膨脹的紅移是宇宙的質(zhì)量不斷增加的結(jié)果。如果原子過去更輕，那么，它們釋放出的光會遵循量子力學(xué)法則，因此，其能量要比它們現(xiàn)在釋放出的光低。因?yàn)槟芰吭降�，光的波長越長，這就導(dǎo)致宇宙學(xué)家們將現(xiàn)在看到的現(xiàn)象看作是紅移。

　　這一點(diǎn)聽起來有點(diǎn)像天方夜譚。質(zhì)量恒定這一觀念已經(jīng)寫入了高中物理學(xué)的教科書，推翻這一點(diǎn)會顛覆整個現(xiàn)代物理學(xué)。

　　維特里克是一名受人尊敬的物理學(xué)家，顯而易見，其數(shù)學(xué)方法沒有出錯。另外，他的模型也確實(shí)考慮到了宇宙短暫的快速膨脹期，也就是我們現(xiàn)在所說的暴脹期。維特里克認(rèn)為，暴脹并不是發(fā)生在宇宙誕生伊始（目前的主流觀點(diǎn)都這樣認(rèn)為），因?yàn)樗J(rèn)為宇宙并沒有一個起點(diǎn)，相反，曾經(jīng)存在過的一個小的靜止宇宙變成了一個會永遠(yuǎn)存在下去的大的靜止宇宙，而且，這一宇宙會變得越來越重。因此，宇宙沒有所謂的“奇點(diǎn)”。而現(xiàn)代宇宙學(xué)理論都認(rèn)為，宇宙存在著一個密度無限大的“奇點(diǎn)”。

　　維特里克的模型有可能是錯誤的。正如加拿大圓周理論物理研究院的克里夫·伯吉斯所說的那樣：“暗能量這件事很容易演化成這樣一種情況：就像一群人中的每個人都堅(jiān)稱自己是拿破侖，而認(rèn)為其他所有人都是瘋子�！钡抢碚搶W(xué)家們并不會同數(shù)據(jù)作對，而且當(dāng)新實(shí)驗(yàn)結(jié)束，他們會獲得更多數(shù)據(jù)，因此，可以揭曉誰才是真正的拿破侖。或許我們可以用量子理論的創(chuàng)建者尼爾斯·波爾的話來結(jié)尾，波爾曾經(jīng)對一名同事、美籍奧地利科學(xué)家沃爾夫?qū)づ堇f：“我們都認(rèn)為你的理論很瘋狂，但是，我們之間的區(qū)別是這一理論是否瘋狂到有可能是正確的�！�