北京
近30年來，暗能量一直是解釋宇宙加速膨脹的主流拼圖。1990年代，天文學家發現遠方超新星的退行速度比預期更快，這意味著空間本身在向外推開。為了給這個現象一個物理來源，人們重新撿起愛因斯坦1915年方程中的“宇宙學常數”——一個曾被愛因斯坦本人稱為“最大錯誤”的反引力項，把它與某種充滿空間的暗能量劃上等號。此后，以冷暗物質和宇宙學常數為基礎的Lambda-CDM模型，成為大爆炸宇宙學的標準框架。
但反對的聲音從未消失。一份近日發表于《皇家學會會刊A》的數學研究，直接對這個模型的穩定性提出挑戰。加州大學戴維斯分校的數學家們發現，描述均勻膨脹宇宙的弗里德曼時空，在愛因斯坦-歐拉方程下表現出內在的不穩定性，尤其是在接近大爆炸的時刻，無論小尺度還是大尺度，這種不穩定性都顯著存在。換句話說，標準模型所依賴的那組數學解，很可能根本不會在自然界中持續存在。
研究通訊作者、戴維斯分校數學系榮休杰出教授布萊克·坦普爾用一個形象比喻來說明問題：“一支鉛筆筆尖朝下立住時，所有力都達到平衡，因此它是方程的一個‘解’。但它是不穩定的，任何一絲微風都會讓它倒下。”坦普爾指出，在物理和科學中，不穩定的解被視為非物理的，你永遠無法在自然中觀測到它們。既然所有弗里德曼時空都對加速膨脹表現出不穩定，這就指向一種可能——我們對宇宙加速的解釋，并不需要一個額外的暗能量。
坦普爾團隊的計算表明，這種不穩定性本身，就足以驅動宇宙的加速膨脹，而且整個過程完全可以留在愛因斯坦原有的引力理論內，不需要額外引入任何未知的場。他們的工作等于在說：也許不是暗能量在推，而是標準模型的數學根基本身就站不穩。當問題的出發點——一個均勻膨脹的弗里德曼宇宙——在數學上不穩定時，如今用來擬合觀測數據的暗能量，或許只是對這種不穩定性的一個補償性修補。
從1915年愛因斯坦加入宇宙學常數以求靜態宇宙，到1929年哈勃發現宇宙膨脹后摒棄它，再到1990年代將它與暗能量重新捆綁，宇宙學常數百年來幾度翻身又幾度被質疑。現在，來自方程內部的不穩定性，可能提供了另一條路。當然，這只是數學層面的論證，離推翻數十年的觀測擬合還有距離，但至少它提醒人們：哪怕是最被廣泛接受的模型，其數學根基也值得不斷重驗。
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