科學人(第61期/2007年3月號): SM061
About this ebook
暗能量不僅驅趕著宇宙膨脹，星系形狀與星系間的距離也控制在它的手裡。
撰文╱康塞利斯（Christopher J. Conselice）
翻譯／李沃龍
直到1998年，天文學家才發現，原來我們一直忽略了佔整個宇宙將近3/4的成份，也就是暗能量。為何花了這麼久的時間呢？這是一種未知的能量型態，環繞在周遭環境裡，一直輕輕地拉扯著我們，並且掌握了宇宙的命運，但我們卻渾然不覺它的存在。雖然，有些研究者早就預期到這種能量的存在了，但就算是他們也會告訴你，偵測到暗能量可以算是20世紀宇宙學最具革命性的發現之一。如果暗能量不僅是宇宙的主要成份，在時間的淬鍊下還能歷久不衰，那麼我們恐怕必須發展出新的物理理論，才能夠解釋它的存在。
要了解暗能量的本質與其意涵，還有很長的路要走，而科學家才剛啟程；不過有件事我們已經知道了：雖說暗能量的發現，是因為其對宇宙整體所造成的效應，但它很可能也形塑了恆星、星系與星系團等宇宙居民的演化樣貌，也就是說，天文學家數十年來可能一直注視著它的傑作，卻絲毫未曾察覺到它。
諷刺的是，暗能量如此難以發現的原因，正是它無所不在。暗能量與物質不同，它不會在空間中某處群聚成團，而是依據其特有的性質，均勻的四處散佈。在任何地方，不論是你家的廚房裡，或者星系際空間，它都具有相同的密度，約每立方公尺10-26公斤，相當於一把氫原子的質量。太陽系內所有的暗能量加總起來，質量約等於一顆小型的小行星，所以在行星的運行中，它根本是個微不足道的角色。只有當我們把眼光放遠到廣闊的時空尺度上，暗能量的效應才會凸顯出來。
從美國天文學家哈伯（Edwin Hubble）那個時代開始，觀測者就已知道，除了少數最靠近我們的星系外，大多數星系都以很高的速率在遠離我們，這個速率與距離成正比：離我們越遠的星系，就後退得越快速。這樣的模式表示，星系的移動並非如我們平日在空間中移動物體那樣直觀，還要考慮空間本身結構正在擴展而產生的影響（參見2005年4月號〈你也誤會了大霹靂？〉）。數十年來，天文學家殫精竭慮地想解答下一個隨之而來的問題：這膨脹速率會隨著時間如何改變呢？他們認為星系間彼此向內拉的萬有引力可以克服向外膨脹的效應，宇宙的膨脹速率應該會逐漸慢下來。