早在1998年，天文学家就做出了一项奇特的发现。通过研究遥远超新星的行为，他们得出结论，宇宙不仅在膨胀，而且这种膨胀正在加速。他们认为，宇宙正在爆炸式扩张。
这一发现震动了宇宙学界。它暗示宇宙可能会经历漫长而寒冷的死亡，因为它的组成部分将不可避免地相互远离。它也提出了是什么导致这种加速的问题。宇宙学家最终认定，这种膨胀是由他们称之为暗能量的一种力驱动的，并开始开发一种能够解释它的宇宙学模型，即Lambda-冷暗物质（ΛCDM）模型。
2011年，这项发现背后的天文学家被授予诺贝尔物理学奖，故事达到了高潮。但重要的问题依然存在，理解这种神秘现象此后一直是现代宇宙学的一个核心挑战。
黑暗幻觉
现在，由于新西兰坎特伯雷大学的Antonia Seifert及其同事的工作，这个谜题可能终于要解决了。该团队分析了Ia型超新星的最新、最全面的观测数据，并表示这些证据与宇宙根本没有爆炸的模型相符。换句话说，暗能量仅仅是一种幻觉。
该团队表示：“这些结果提供了需要重新审视理论和观测宇宙学基础的证据。”
这场争论的核心是弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克模型与大卫·威尔特希尔（Wiltshire）等人在2007年提出的另一种模型，即“时景”（timescape）宇宙学之间的区别（威尔特希尔是这篇新论文的作者之一）。
弗里德曼等人的模型假设宇宙在最大尺度上是均匀的，因此光线在所有方向上均匀传播。但各种理论家指出，宇宙远非均匀，而是散布着高密度的星系和巨大的空洞，它们在更大的尺度上形成巨大的丝状结构。
众所周知，星系会弯曲和扭曲光波，一些宇宙学家说空洞也一定如此，并开发了数学工具来研究这可能如何使地球上的观测者看到宇宙。
威尔特希尔的贡献是基于这种思想的模型，称为“时景宇宙学”，它探讨了宇宙中引力变化如何使光波的时间变慢。其结果是使Ia型超新星看起来比预期的更远，因此似乎移动得更快。他表示，所有这些都将造成宇宙正在爆炸的幻觉，而实际上，宇宙的膨胀可能正在减慢。至关重要的是，这种观点消除了对暗能量的需求。
当然，宇宙学理论的最终检验是它们是否得到观测证据的支持。因此，为了检验时景假说，Seifert、Wiltshire及其合作者对迄今为止最广泛的Ia型超新星观测汇编（称为Pantheon+数据集）进行了模型独立分析。
Ia型超新星在这里至关重要，因为它们具有一致的内在亮度，使天文学家能够准确确定它们的距离。
Seifert及其合作者比较了ΛCDM模型和时景模型的预测。分析揭示了支持时景模型的有力证据。值得注意的是，贝叶斯因子（一种用于比较模型的统计指标）表明时景宇宙学相对于ΛCDM模型具有决定性的偏好。Seifert及其合作者表示：“当考虑整个Pantheon+样本时，我们发现有非常强的证据表明时景模型优于ΛCDM模型。”
细致入微的理论
当然，其他团队需要验证和重复这些发现。但如果得到验证，其影响将是深远的。暗能量，这种驱动宇宙加速的独特力量，将变得不再必要。相反，观察到的效应将源于对应用于块状、非均匀宇宙的广义相对论的细致理解。
这意味着宇宙学家需要修改ΛCDM模型，该模型几十年来一直是现代宇宙学的基石。ΛCDM模型利用宇宙常数Λ纳入了暗能量，但它也试图解释被认为由冷暗物质产生的强大引力效应，尽管他们尚未直接观测到暗物质。如果暗能量确实是一种幻觉，宇宙学家将不得不重新审视这一范式。
这对于长期以来一直在思考宇宙如何能够看似凭空产生如此多的能量（无论是暗能量还是其他能量）的物理学家来说将是一种解脱。
Seifert等人的论文绝非定论。但他们强调，他们的结果有力地证明了需要重新评估理论和观测宇宙学的基础。Seifert及其合作者表示：“我们的结果对宇宙学和天体物理学具有深远的影响。”暗能量最终是会继续成为宇宙学的基石，还是会作为一种感知幻觉而载入史册，仍有待观察，但无论如何，未来的旅程看起来令人兴奋。
参考文献：超新星证据支持宇宙学模型的基础性变革：arxiv.org/abs/2412.15143
