北京
一項新研究認為，有一種方法可以讓數學推導成立，而無需借助假設性的能量形式。
自三十年前被提出以來，暗能量一直是宇宙學方程中一個神秘的要素，但新研究顯示，我們完全可以讓宇宙膨脹的數學推導不依賴于它。
標準宇宙學模型有一個問題。我們知道宇宙正在膨脹，但它非但沒有因引力而最終減速，其膨脹反而似乎在加速。這就意味著，需要有理論上的“暗能量”來為這種加速提供動力。
然而，在上周發表于《英國皇家學會會刊 A》的一篇新論文中，一組研究人員證明，加速膨脹的問題可能更在于，當前的宇宙學模型是基于一些不穩定性建立起來的，而這些不穩定性并不能很好地轉化為可觀測的現實。
該研究的共同作者、加州大學戴維斯分校的數學家布萊克·坦普爾在一份聲明中說：“物理學和科學中的不穩定解被認為是不物理的，你在自然界中永遠觀察不到它們。”
坦普爾和加州大學戴維斯分校的團隊轉而探索了一種據稱更為簡單的替代膨脹模型，該模型“完全建立在愛因斯坦最初的廣義相對論框架內”。
一些宇宙往事
阿爾伯特·愛因斯坦最初引入宇宙學常數 λ 時，是基于宇宙是靜態的這一假設。后來，當埃德溫·哈勃證明宇宙實際上正在膨脹時，他拋棄了這個想法。之后在1998年，一項獲得諾貝爾獎的發現表明，宇宙的膨脹速率正在加速。
大約就在那時，宇宙學家們重新啟用了 λ，將它作為一個度量標準來描述宇宙的加速膨脹。因此，標準宇宙學模型被稱為 λ-冷暗物質模型。驅動這種加速膨脹的力被稱為暗能量，并且常與宇宙學常數聯系在一起。
數學對不上了
根據該論文，標準模型的一個關鍵組成部分是弗里德曼時空，它“描述了一個均勻的三維星系宇宙”，其膨脹速率“由愛因斯坦場方程決定”。但對這個研究團隊來說，這其中的數學“對不上號”。
坦普爾說：“我們最初的想法是，宇宙膨脹或許是因為存在一個沖擊波，而這種異常加速就是該沖擊波后面的膨脹波。”
具體而言，作者們在研究中指出，團隊探索了“大爆炸的不穩定性所產生的弗里德曼時空本身能否解釋星系的異常加速”。坦普爾解釋說，他們推導出了愛因斯坦場方程的自相似版本，以評估弗里德曼時空在“大爆炸輻射時期”的穩定性。
穩態與否
根據該團隊的框架，在大爆炸時，弗里德曼時空無論是在小尺度還是大尺度上都是不穩定的。這意味著，甚至在暗能量還沒進入方程之前，“這種不穩定性所引發的可能加速的集合，其豐富程度就足以在所有量級上模擬暗能量的效應，甚至與變化的加速度也能保持一致”，論文寫道。
也就是說，有一種方法可以直接從愛因斯坦和萊昂哈德·歐拉最初提出的框架中，通過數學推導出加速度。現在就判斷宇宙學家們是否會選擇采納這種替代方案還為時過早，但這個想法無疑引人深思。
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