9.占据宇宙大部分的神秘能量
读到这里,想必大家已经明白“万物并非都是由原子构成的”。但是,宇宙中所有原子和暗物质的能量之和,也仅占宇宙总体能量的约27%,这不过是宇宙的小部分。那么宇宙的73%,也就是宇宙的大部分究竟是什么呢?
像暗物质的情况一样,这些未知的能量目前也仅有一个名字,即“暗能量”(Dark Energy)。我们对暗能量的了解比暗物质还要少。
虽然暗物质与我们所了解的原子完全不同,但它具有与“物质”类似的属性。为什么这么说呢?因为随着宇宙不断膨胀,暗物质的密度也在逐渐变小。这个道理并不难理解。例如,一个盒子里装着玻璃球,如果将这个盒子的体积扩大到原来的2倍,那么玻璃球的密度就变为原来的一半。所谓物质,就是这样的东西。在这一点上,原子和暗物质没有区别。
不过,暗能量的情况就不一样了。无论宇宙这个“盒子”变为多大,暗能量的密度也不会变小。这种情况看起来非常不真实,暗能量仿佛“妖怪”一样,令人感到难以接受。我更愿意认为“妖怪都是骗人的”,就像《没有妖怪》那首歌唱的那样。但是,如果不以存在这种“妖怪”般的能量为前提,那么“宇宙正在加速膨胀”这一事实就无法解释,这是更加让人难以接受的事情。
在解释为什么这件事会让人难以接受之前,我先简单介绍一下宇宙的膨胀情况。说起来,在过去的人的眼中,宇宙正在膨胀这件事本身就让人难以接受。
在过去人类的宇宙观中,宇宙没有起点也没有终点,是一个大小始终不变的空间。人类后来认识到宇宙在不断膨胀这一事实,这也是观测来自宇宙的“光”的结果。
光和声音的“波”在接近或远离波源(光源、声源)时,其波长会发生变化。大家在日常生活中应该都体验过“多普勒效应”吧。当一辆救护车接近我们时,我们听到的警报声会越来越高;救护车远离时警报声则越来越低。这是因为靠近我们的声音的波长变短了,而远离我们的声音的波长变长了。
光的波长也会发生与之相同的现象。声波会随波长的变化产生“高低”变化,而光波产生的则的是“颜色”变化。例如,离我们远去的天体看上去是红色的,静止的天体看上去是黄色的,逐渐靠近我们的天体看上去是蓝色的。
通过观察光谱中颜色的变化,例如看上去本应为黄色的天体变成红色等现象,我们发现了宇宙中的恒星和星系正在逐渐远离地球的事实。这种说法并不意味着地球是宇宙的中心,只是从地球这个观察点来看,其他天体在不断远离地球。因为整个宇宙空间都在膨胀,所以以任何一个天体为观察点去看其他天体,它们看上去都是在远离的。
如果想象不出这一情况,那么可以尝试在脑海中想象一个可以自由伸缩的橡胶围棋棋盘。围棋棋盘相当于宇宙,棋盘上的交叉点相当于各个星系。如果拉拽棋盘的四角让棋盘“膨胀”,那么棋盘上星系与星系之间的距离就会变大。虽然不管从哪个星系的角度去观察,其他星系看上去都在远离,但是宇宙中并不存在这种“中心”位置。粗略来看,宇宙的膨胀情况与拉拽橡胶围棋棋盘的情况类似。

图1-6 膨胀的空间