摘要：科学家利用暗能量调查（DES）数据，分析35亿至70亿年前的引力阱演化。结果发现，60亿至70亿年前的数据与相对论预测吻合，但35亿至50亿年前的引力阱更浅，这或暗示引力在宇宙尺度上有不同表现。

科学家利用暗能量调查（DES）数据，分析35亿至70亿年前的引力阱演化。结果发现，60亿至70亿年前的数据与相对论预测吻合，但35亿至50亿年前的引力阱更浅，这或暗示引力在宇宙尺度上有不同表现。

1998年首次观测到的宇宙加速膨胀现象，仍是现代物理学中最深刻的谜团之一。它挑战了人们对宇宙的长期认知，并引发了数十年的科学研究。

科学家提出了多种理论来解释这一现象。一些人将其归因于宇宙学常数——一种充满空间的固定能量密度。另一些人则认为它是一种更具动态性的暗能量，甚至认为需要从根本上修改爱因斯坦的广义相对论。为了检验这些观点，研究人员依赖于对大尺度宇宙结构的广泛调查，绘制出物质和星系的分布情况。

尽管ΛCDM模型（冷暗物质模型）一直是宇宙学的基石，但在研究人员试图解释超出其范围的观测结果时，它的局限性开始显现。目前出现了两种主要方法，用于探索超越ΛCDM模型的理论。

第一种方法侧重于广泛的理论框架，如霍恩德斯基理论（Horndeski theories），该理论将标量-张量模型与二阶运动方程结合起来。这些理论旨在将观测数据直接与潜在的物理学原理联系起来。然而，它们通常涉及严重的简并性——即不同参数之间的效应重叠——这使得从当前数据集得出精确结论变得困难。

第二种方法更具经验性，它通过两个关键参数μ和η来修改爱因斯坦方程。这些参数描述了引力的偏差和度规畸变。

・ μ 解释了泊松方程（Poisson's equation）的变化，影响引力场的行为。

・ η 衡量了时间畸变和空间畸变之间的差异，有助于了解引力在宇宙尺度上的表现。

这些参数对于解释来自“暗能量调查”（Dark Energy Survey, DES）等项目的引力透镜数据，以及分析来自BOSS（重子振荡光谱巡天）和eBOSS（延伸重子振荡光谱巡天）等调查的星系团数据至关重要。通过完善这些方法，科学家希望能揭示驱动宇宙膨胀的力量的新见解。

这两种方法都旨在超越当前的模型，利用先进的观测技术来解开宇宙加速膨胀的奥秘。这种持续的探索有望重塑我们对宇宙学和基础物理学的理解。

然而，这种方法也面临挑战。μ和η的约束在不同红移（redshift）下是相互依赖的，这需要采用固定的演化模型或复杂的重建技术。此外，该框架假设暗物质的欧拉方程（Euler's equation）是有效的，这引入了可能使数据解释复杂化的潜在简并性。

爱因斯坦的广义相对论彻底改变了我们对引力的理解，将宇宙描述为一个可被大质量物体扭曲的弹性“织物”（即时空）。这一理论在1919年的日食观测中得到了证实，它预测了引力会使光线偏转——这一现象被称为引力透镜效应。通过研究光线如何围绕天体弯曲，科学家获得了关于宇宙结构和膨胀的关键见解。

但爱因斯坦的方程在最大的宇宙尺度上仍然有效吗？日内瓦大学（UNIGE）和图卢兹第三大学——保罗·萨巴蒂埃大学（Toulouse III – Paul Sabatier University）的研究人员试图回答这个问题。他们利用暗能量调查（DES）的数据，分析了时空的畸变，并将其发现与爱因斯坦的预测进行了比较。

日内瓦大学的副教授卡米耶·邦万（Camille Bonvin）强调了这种方法的创新性：“到目前为止，暗能量调查的数据一直被用于测量宇宙中物质的分布。在我们的研究中，我们利用这些数据直接测量了时空的畸变，从而能够将我们的发现与爱因斯坦的预测进行比较。”

暗能量调查提供了跨越四个时间段（35亿年前、50亿年前、60亿年前和70亿年前）的1亿个星系的数据。这些测量结果揭示了引力阱——即引力扭曲时空的区域——的演化过程。

该研究的主要作者伊萨克·图图绍斯（Isaac Tutusaus）表示：“我们发现，在遥远的过去——即60亿至70亿年前——引力阱的深度与爱因斯坦的预测非常吻合。但在更接近现在的时期，也就是35亿至50亿年前，引力阱的深度比爱因斯坦预测的要浅一些。”

这种差异恰好与宇宙开始加速膨胀的时期相吻合。数据暗示这两种现象之间可能存在联系，表明引力在宇宙尺度上的作用方式可能有所不同。图图绍斯指出：“引力阱增长速度放缓与宇宙加速膨胀，可能有着相同的根本原因。”

该研究发现，爱因斯坦的预测与观测数据之间存在3σ（3倍标准差）的不一致性。虽然这一差异具有一定意义，但尚未达到5σ的阈值——而这一阈值是彻底挑战该理论所需的标准。日内瓦大学的博士后研究员、该研究的合著者纳斯塔西娅·格里姆（Nastassia Grimm）解释道：“这种程度的不一致性引起了我们的关注，需要进一步研究。但目前来看，这种不一致性还不足以否定爱因斯坦的理论。”

要证实这些发现，还需要进行更多研究。该团队正将目光投向去年发射的欧几里得空间望远镜（Euclid space telescope），它有望提供更精确的引力透镜数据。在为期六年的任务中，欧几里得望远镜将观测15亿个星系，为了解宇宙历史提供前所未有的视角，并使科学家能够更严格地检验爱因斯坦的方程。

随着宇宙学家深入探索宇宙的奥秘，现有理论的边界正不断被突破。日内瓦大学和图卢兹团队的研究，正是这一探索过程中的关键一步。

借助欧几里得望远镜即将获取的数据，科学界有望进一步完善对引力和宇宙膨胀的理解。这些努力最终可能会重塑我们对宇宙的认知，让我们更接近解开这一科学领域最大的谜团之一。

谜团需证据。你倾向自然成因还是人为现象？给出你最信服的理由。

来源：旧城信箱