这个关乎宇宙命运的难题，源自爱因斯坦的“错误”( 三 )
为了检验暗能量是由精质还是由宇宙学常数导致的，科学家必须确定暗能量的强度是否会随着时间改变。有多个观测项目在搜集宇宙不同年龄阶段空间膨胀速率的数据，其中一个例子便是为期六年的“暗能量巡天”（Dark Energy Survey）。该项目利用坐落于智利的光学望远镜维克托·布兰科望远镜（the Victor Blanco Telescope）对大范围天区内不同距离处的星系进行观测，确定它们的位置。目前来看，各种迹象都表明暗能量是一个常数。另外一种确定精质是否真实存在的方法是，寻找这种能量导致自然基本常数随时间变化的证据。目前，没有任何证据表明这些常数发生了变化。
在接下来的几十年中，新的观测将让科学家更清楚地判断宇宙学常数（以及其背后的真空能）是否是暗能量的来源。贝拉·鲁宾天文台（The Vera Rubin Observatory）的远古时空巡天项目（Legacy Survey of Space and Time）会极大地提升对宇宙膨胀历史的探测精度。或许在不远的将来，科学家能更明确地会回答这些棘手的问题——是否有精质存在，宇宙的膨胀是否由常数决定。
时空涟漪和中子星
如果，正如现有证据显示的那样，暗能量真的是宇宙学常数的结果，那么我们仍有机会筛选那些解释为何宇宙学常数如此之小的多种多样的理论。即将到来的实验和天文学观测可能会提供区分不同理论的方法，从而排除一些理论，甚至还有可能为其他理论提供一些支持。
五年前，科学家获得了一种探测宇宙的全新方法，这就是引力波，它是巨大质量的天体碰撞时产生的时空涟漪。引力波天文台，例如美国的激光干涉引力波观测台（LIGO）以及欧洲的室女座引力波探测器（Virgo），正在联合搜寻那些由宇宙灾难性事件产生的引力波。这些引力波事件可在研究真空能的性质时发挥重要作用。一些尝试解决宇宙学常数疑难的理论需要修改广义相对论，那么它们所预言的引力波传播速度可能会略小于光速。不过事实似乎表明，引力波几乎是和光同时达到的，足以排除掉这些理论了。
文章插图
当双中子星碰撞时，产生的引力波可以帮助物理学家研究宇宙学常数。
引力波同样揭示了中子星内部奇怪的活动。这些超新星爆发遗留下的天体如此致密，以至于内部原子结构瓦解，原子中的电子被压进质子，变成中子，最后整个天体中只剩下中子。这种奇异的状态会激发出奇异的现象，例如，中子星的内核可能会含有全新的物质状态，导致内部真空能量级发生跳变。引力波观测可能会对该种额外真空能的引力效应很敏感，是揭示真空能本质的种子选手之一。
天体物理实验在宇宙尺度上寻找证据，而那些距离我们近一点的实验其实也可以帮助研究者筛选宇宙学常数的各种假说。在最小尺度上探测宇宙的实验室设施可能对一些物理学家提出的修正广义相对论非常敏感。
一个具有代表性的例子是华盛顿大学厄特-沃什小组（Et-Wash group）的工作。该小组成员使用极高灵敏度的平衡实验来精确测试引力。他们的设备被称为扭秤（torsion balance）：这个极高精度的实验允许研究人员探测引力在数十万分之一米尺度下的行为。如果引力如某些理论所预言的那样，真的在这样近的距离上减弱了，或者空间存在微小的额外维度，厄特-沃什小组就能把它们找出来。目前，引力仍然始终遵循着牛顿和爱因斯坦的定律，隐藏的维度也没有现身，不过科学家始终在调整他们的设备，致力于探测越来越微小的尺度。
尽管困难重重，物理学家仍旧希望在不久的将来，会有一个最终的解决方案。或许这些试图理解宇宙学常数的努力能揭示量子力学和广义相对论之下更深层次的真理。或许科学家会发现一种更简单的解决方法。尽管他们寻找的方案可能不会成功，不过这些物理学家仍然沉醉其中，享受着解决问题的过程。
原题为：这个关乎宇宙命运的巨大难题，源自爱因斯坦“一生最大的错误”
来源：环球科学
编辑：zhenni
【这个关乎宇宙命运的难题，源自爱因斯坦的“错误”】1. 2. 3. 4. 5. 6. 10. 如何科学地与天桥上的贴膜小哥对线？
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