新的证据表明宇宙可能不会按照预期运行，这引发了人们对错误代价的质疑。
宇宙之初，大爆炸发生，宇宙中的万物从一个致密的热点向外膨胀，彼此分离。从那时起，所有物质和能量就随着宇宙的膨胀持续向外移动。
这种膨胀是由暗能量驱动的，暗能量是一种神秘的力量，对科学家理解宇宙的过去和未来至关重要。自从25年前发现暗能量以来，科学家们一直认为它的影响是恒定的，它的力量在50亿年前、今天以及永远都以同样的方式发挥作用；就像踩在油门上的稳定踏板一样。
然而，来自位于亚利桑那州基特峰国家天文台的暗能量光谱仪（DESI）的最新结果表明，这种说法可能并非如此：暗能量实际上可能会演化——其影响力会随着时间推移而变化。现在的数据表明，暗能量在最近时期有所减弱，这实际上减轻了它对加速器的压力。俄亥俄州立大学宇宙学家阿什利·罗斯表示，这些结果可能“真正改变你对暗能量的理解”。罗斯正在参与一项测量星系分布的项目，该项目是DESI合作项目的一部分。
如果DESI的最新发现成立，就意味着科学家目前对宇宙过去、现在和未来的理解是错误的。关于这些发现的新闻报道很快就指出了这一点：“我们可能完全误解了暗能量，”《生活科学》杂志宣称。“这可能会改变一切，”《未来主义》杂志写道。
诸如此类的头条新闻或许属实，但目前还无法下定论。一些科学家认为这一可能的错误令人兴奋，因为它可能为更好地理解最基本的物理学提供一条途径，而迄今为止，物理学的细节仍难以捉摸；另一些人则怀疑这一发现能否经得起时间的考验。
为了理解宇宙，科学家们利用望远镜尽可能多地观测宇宙，收集并描述各种模式——例如，星系如何形成，恒星如何消亡。他们利用这些观测结果来创建、支持或推翻理论：这些理论通常是数学模型，用来解释为什么他们通过望远镜看到了这些景象。
但任何人造模型都可能不完整，过于简化。而像DESI数据这样可能与现有观点相冲突的数据，会引发人们对错误成本和收益的质疑，例如像暗能量研究那样，花费数亿美元的联邦研究经费用于仪器和人力资本，最终却颠覆了人们对宇宙的特定认识。
然而，专家指出，接近宇宙真相往往需要在各种不确定性中摸索前行，甚至走进死胡同。专家表示，这种思维迷宫是该研究领域的常见现象，而耸人听闻的新闻报道往往忽视了这一点。
要想取得这种渐进式的进步并充分利用其成果，例如基础科学的潜在实际应用，科学家们就必须愿意改变自己对哪怕是最不为人知的基础理论的看法，转而拥抱富有创造性的新研究方向。但这条方向可能带有主观性，辛辛那提大学科学哲学家梅丽莎·雅卡尔特说道：“我们什么时候才能拥有足够的证据，让我们改变视角，或者认为我们需要换一种方式来研究它？”
暗能量似乎与地球上的日常生活相距甚远，但它的存在成就了宇宙如今的面貌，甚至可能促成了生命的诞生。虽然暗能量在地球上并不明显，但它却使得宇宙每经过皮秒就变得更大、更快。
长期以来，科学家们认为宇宙膨胀的速度会随着时间的推移而减慢，就像一辆滑行的汽车。但在1998年，天文学家发现事实恰恰相反：宇宙膨胀实际上正在加速。宇宙似乎在用力踩油门。
一定有某种东西在提供这种“燃料”，抵消了引力——引力自然地将物质拉近。科学家们并不知道那是什么，所以他们称之为暗能量。几十年过去了，他们仍然无法解释它：暗能量之所以“暗”，是因为它仍然是个谜。
然而，暗能量无处不在。据估计，它约占宇宙的70%，加上暗物质——这也是一个科学界常说的“耸耸肩”的说法——两者加起来，宇宙的构成比例高达惊人的95%。“我们不知道宇宙的大部分究竟是什么，”罗斯说。
尽管缺乏相关知识，科学家们仍然假设暗能量迫使宇宙不断加速，因为这与他们迄今为止收集的有关宇宙历史和演化的数据相符。
“什么时候我们才有足够的证据让我们改变观点或认为我们需要以不同的方式处理它？”
宇宙学家并非天真：他们知道这个假设可能是错误的。事实上，分析它——以及其他假设——正是 DESI 的目标之一。
该仪器于2021年开始其主要工作，通过观察宇宙中的各种星系，朝着这个目标迈进了一步。通过分析这些星系发出的光，DESI的科学家们能够测量它们与地球的距离以及它们向外移动的速度，并绘制了宇宙的三维地图，以了解宇宙膨胀的变化。
DESI 的数据与其他观测结果相结合表明，宇宙的膨胀率实际上随着时间的推移而发生了变化——如果暗能量决定了这一速度，那么能量本身也一定在发生变化。
如果真是这样，它可能会改变科学家对宇宙命运的预测：如果暗能量持续存在，宇宙注定会永远膨胀得越来越快，将所有东西推得越来越远，以至于其他星系将退到即使是最强大的望远镜也无法观测到的程度；我们的宇宙邻居将显得孤立无援。然而，如果暗能量能够随着时间而变化，这种黑暗的结局或许可以避免。
通过分析不同星系发出的光，DESI 的科学家们能够测量它们与地球的距离以及它们向外移动的速度，并绘制出宇宙的三维地图，以了解宇宙膨胀的变化。在本视频中，您将看到使用 DESI 坐标数据绘制的数百万个星系。图片来源：DESI 合作项目以及菲斯克天文馆/科罗拉多大学博尔德分校
尽管这种不断演变的可能性是 DESI 科学家的想法，但它与科学家目前的宇宙学模型（恰当地称为“标准模型”）大相径庭。该模型以数学方程式假设，宇宙大爆炸之后，宇宙经历了一段快速膨胀期。从那时起，宇宙就持续膨胀，其方式由其内部成分的平衡决定：常规原子物质和暗物质，都受引力的影响，以及暗能量——后者被认为施加与引力相反的恒定加速力。
但宇宙学家实际上一直在寻找标准模型中的漏洞——这些漏洞或许能帮助我们更全面地理解时空，因为标准模型本身存在局限性。例如，暗能量和暗物质从未被直接探测到，我们只探测到了它们的影响。科学家们还发现，基于不同的测量方法，对宇宙膨胀速率的测量结果存在差异。此外，大爆炸遗留下来的光也显示出一些奇怪的异常现象，这些异常现象并不一定与标准模型的预测相符。
“我们不知道宇宙的大部分到底是什么。”
詹姆斯·奥弗杜因是陶森大学的理论物理学家，他与人合著了一本关于暗能量的书，名为《真空的重量》 。对他来说，暗能量的概念本身是一个不透明的占位符——一个可以解释天文学家观察到的物理行为的虚幻之物。几个世纪以来，科学家们为了在证据挑战面前坚持现有的宇宙观，一直在创造这种掩饰。
从某种意义上说，建立宇宙模型总是涉及到这类简化——科学家们并不总是愿意承认这一点。雅卡尔说，在物理学中，我们常常把宇宙看作一组有待发现的事实。“但我们不可能真的只知道这些事实，”她说。“因此，在如何解释一切方面，科学家们在这个过程中必须做出各种假设或理想化。”
数据和分析如果能在这些平滑的模型上找到漏洞，就能推动科学朝着新的方向发展，就像暗能量一样。问题始终在于，这些漏洞要有多大，才能让某个理论——比如标准模型，或者暗能量的恒定性——崩溃。
DESI 的结果是否能达到这一水平，科学家们仍存在争议。佛罗里达大学天体物理学家、DESI 团队成员扎卡里·斯莱皮安 (Zachary Slepian) 认为，新数据不足以证明我们需要放弃现有的宇宙学概念。那些看似诡异演化的暗能量，实际上可能是某种实验误差，或是仪器故障。在最低计算限度内，科学家们估计 DESI 结果由随机事件导致的概率约为 385 分之一——接近所谓的 3σ 统计显著性。5σ 是该领域衡量真正发现的标准——即 350 万分之一的概率是偶然事件。
哥伦比亚大学宇宙学家、智利阿塔卡马宇宙望远镜的研究人员科林·希尔也对此表示怀疑。“有某种边缘迹象表明，或许正在发生一些事情，”希尔说道。但随着数据的增多，这种统计显著性可能会消失，而且标准模型的扩展——而不是一个全新的模型——也可能解释这些星系发现。
此外，他说，如果暗能量真的在演化，这可能意味着随着宇宙膨胀，会产生更多的暗能量。“那真是太不可思议了，”他说。
他补充说，DESI 和其他实验的数据并不一定表明暗能量正在演化；DESI 的测量结果可能归因于其他现象。“情况有点混乱。”
不过，罗斯认为这一发现更加可靠：例如，随着更多 DESI 数据的涌入，其统计显著性也随之增强。“这让我很兴奋，觉得这一切可能都很真实，”他说道，并补充说，来自其他仪器的数据也提高了分析的严谨性。
如果当前的暗能量模型被证明是错误的，罗斯和其他物理学家实际上会感到兴奋，因为这可以帮助他的团队以不同的方式思考宇宙学的最佳方向。奥弗杜因对此表示赞同：宇宙学家在利用理论解释宇宙的细微差别和矛盾方面还没有取得太大进展，奥弗杜因说道。尽管DESI的结果尚处于初步阶段，但围绕其的讨论却点燃了科学家们的希望：像这样的差异可能成为通往新思想的“虫洞”，从而推动进步。“这其中也有一些绝望，”奥弗杜因说道。
认识到暗能量可能与科学家们此前认为的截然不同——宇宙也可能如此——这可能是迈向真相的重要一步。因为，如果科学家们能够追寻真相，进步就会更容易。“如果你回顾科学史，就会发现我们一直在抛弃各种理论，”雅卡尔说道——或者更准确地说，我们利用越来越多的证据来保留那些看似正确的东西，抛弃那些看似错误的东西，从而更接近“世界的真实面目”，她说。
雅卡尔特把这个循序渐进的过程比作一本自选冒险书。如果一个选择是死路一条，“那就让我们回头看看，在这段旅程中，哪些地方我们本来可以走不同的路。”
宇宙学家一直在寻找标准模型中的漏洞——这些漏洞可能有助于更全面地理解时空，因为标准模型存在局限性。
但在科学领域，退一步思考可能并非易事。“尤其是当你拥有天文学家如此珍视的理论时，”雅卡尔说道。这些备受推崇的理论，其宗旨往往与人们偏好的物理世界运作方式相符，揭示了人类在探索科学真理时存在的偏见——这并非宇宙学独有，因为人类的偏见可以渗透到任何科学领域。
暗能量的恒定形式可能属于自然偏差范畴。“物理学的许多领域都注重一致性，”雅卡尔说。“物理学总是以相同的方式运作。从某种程度上来说，这表明了一种对简单性的偏好。”
DESI 的结果暗示宇宙并非如此简单或一致。“它增加了一些我认为我们并不总是愿意倾向于的复杂性，”她说。
然而，即使暗能量的行为方式似乎与地球的日常生活相距数光年，但找到证据指向的方向仍然至关重要。首先，追寻那些毫无意义的理论会耗费研究时间和纳税人资金，而有些人认为，这些资金最好花在那些能够开启新理解之门的理念上。
超过900名科学家参与了DESI合作项目；像DESI的研究结果那样，让如此庞大的暗能量研究团队围绕最有成果的想法动员起来，或许可以防止他们只是原地踏步。而如果出现错误，或者坚持想法的时间超过数据所显示的谨慎程度，可能会导致建造昂贵的仪器，而这些仪器如果不是为探索宇宙的真正潜力而设计的，可能不会给世界带来太多新知识。
例如，在粒子物理学领域，大型强子对撞机的建造成本接近50亿美元，更不用说运营成本了。虽然它发现了一个粒子，验证了科学家们现有的理解，但却没有发现一些人所期待的任何新物理现象。现在，一些关于新机器的提案正在酝酿中，这台机器将耗资数百亿美元，但却没有从之前的实验中得到明确的方向指引。
对罗斯来说，这正是新成果对暗能量研究如此重要的原因之一：它们可能会改变未来实验的设计方式。这将避免科学家把金钱和时间浪费在一个过时的想法上。
从更长远、更抽象的角度来看，如果科学家们能够更接近地描述暗能量及其在宇宙演化中的地位，将其视为宇宙中最大的组成部分，那么未来有一天，人类或许会从中受益。毕竟，爱因斯坦在提出广义相对论时可能并没有预见到GPS卫星的存在，但这些卫星仍然依赖于他的发现。
“我认为科学永远不可能真正正确，但错误可以逐渐减少。”
如果 DESI 最终能向天文学家们证明，他们现有的宇宙模型及其暗区是错误的，并让他们达成共识，那么雅卡尔认为，在现有观点上投入的时间并非浪费。斯莱皮安在佛罗里达大学任职期间，将 DESI 合作项目（其中包括数百名科学家）视为一个物理学孵化器——有点像曼哈顿计划。该计划制造了原子弹，永远地改变了世界，同时也凝聚了 20 世纪一些最伟大的科学家：“这为美国粒子理论和粒子物理学在未来 50 年的主导地位奠定了基础。”
也许 DESI 可以对宇宙学发挥同样的作用。
也许有一天，那些科学家和他们的仪器会告诉我们暗能量到底是什么，罗斯说：“对我来说，关键在于不要把它称为暗能量。”
但即便如此，斯莱皮恩也不认为物理学家能够完全理解宇宙的基本真理。“我认为科学永远不可能真正正确，”他说，“你只能逐渐减少错误。”
《 转变的力量：围绕暗能量不断演变的争论》一文最先出现在SingularityHub上。
原文： https://singularityhub.com/2025/07/08/shifting-forces-the-evolving-debate-around-dark-energy/