宇宙膨胀的奥秘：从广义相对论到暗能量的宇宙探索之旅

2025-04-06 11:30世界奇闻

从1907年到1915年，爱因斯坦结合牛顿的万有引力定律与自己的狭义相对论提出了划时代的广义相对论。在这一理论中，引力被描述为大质量天体对周围时空的扭曲，造成了我们所见的几何跌落现象。

1912年，美国天文学家韦斯托史利弗首次在星系谱线中观测到了红移现象。随后，哈勃与助手赫马森通过大规模观测确认了大部分星系都呈现出红移，即光源正在远离地球。这一现象后来被称为哈勃红移，并定义了星系远离地球的速度为哈勃常数。

这一发现暗示着在遥远的过去，宇宙中的所有物质曾处于紧密相连的状态，而宇宙大爆炸便是这一状态分崩离析的起点。然而，在宇宙膨胀被发现之前，物理学家普遍倾向于稳恒态宇宙模型。爱因斯坦甚至为此在广义相对论的方程中加入了宇宙常数，以确保宇宙的稳定。

但哈勃的观测数据最终让爱因斯坦意识到宇宙正在膨胀，并且他放弃了宇宙常数，承认这是他一生中的最大错误。然而，宇宙膨胀的故事并未结束。

1998年，美国天文学家亚当·里斯的研究团队发现宇宙膨胀的减速度竟然是负数，意味着宇宙不仅在膨胀，而且速度还在加快。这一发现将我们引向了一个未知的领域--暗物质，它占宇宙质量总量的七成，是导致宇宙加速膨胀的关键因素。这一发现最终让亚当·里斯获得了2011年的诺贝尔物理学奖。

2013年，欧航局的普朗克卫星经过长时间的观测和校准，公布了最新的宇宙成分占比，普通物质仅占4.9%，暗物质占26.8%，而暗能量则高达68.3%。这些数据表明，我们所见的宇宙只是冰山一角，暗能量才是决定宇宙命运的关键。

如果我们对暗能量的了解无误，那么宇宙将在其作用下持续加速膨胀，直至空间中的物质被彻底撕碎。这一前景充满了未知与挑战，也激发了人类探索宇宙深处奥秘的渴望。

这百年来我们是如何探索宇宙的？