如果要給當今宇宙學找一個“標準答案”,那無疑是ΛCDM模型。
幾十年來,它幾乎就是一本教科書的代名詞:Λ,宇宙學常數,用來解釋暗能量;CDM,冷暗物質,用來解釋看不見的質量和引力。模型簡潔優雅,算出來的結果能和大量觀測對得上。
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但這棟看似穩固的大廈,正在出現裂縫。
問題不在于它完全錯誤,而在于它遮掩太多。它告訴你暗能量是一個常數,卻完全沒有回答這個常數是什么,來自哪里。
它設定暗物質存在,卻一直拿不出“現貨”,只能列出一大堆候選,比如WIMPs、軸子、黑洞碎片,卻沒有任何被實驗證實。換句話說,ΛCDM像是個會計師,賬面數字干凈漂亮,但真正的錢放在哪里,沒人知道。
這其實并不罕見,科學的演化史就是這樣:開普勒寫下了行星運動三大定律,卻完全不明白行星為什么會按那個軌道跑;牛頓發明了萬有引力,卻對引力本質一無所知,只能把它當成“遠程作用”。
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科學總是先找個模型把現象算出來,再等數據積累,慢慢把模型掰開、修補,最后推翻。
現在,ΛCDM遇到的就是這個時刻。
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)和一系列新實驗,給了我們前所未有的高精度數據,結果發現,宇宙的“暗區”比我們想象的復雜得多。ΛCDM不過是個簡化的賬本,它把復雜性都藏在了背后,就像開普勒定律只能描述兩體運動,而真正在星系尺度上起作用的,是混亂的多體引力系統。
最刺眼的矛盾,是“哈勃常數張力”。
哈勃常數是宇宙學的核心參數,描述當下宇宙的膨脹速度。早期的數據來自宇宙微波背景(CMB),那是大爆炸留下的余輝;晚期的數據則依靠Ia型超新星和紅巨星頂點(TRGB)等“標準燭光”。
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理論上,兩個方法應該得到同樣的結果,但現實是,它們的差距越來越大。
更糟糕的是,這些測量方法相互獨立,誤差不能互相抵消。你不能再說“是不是儀器出了問題”,因為不同儀器、不同方法、不同團隊,得到的結果都一致地“不一致”。
這就意味著,不是測量錯了,而是模型本身有問題。要么哈勃常數并不是“常數”,在宇宙不同區域或不同時間段數值不同;要么暗能量根本不是恒定的。
而這時,DESI(暗能量光譜儀)的結果讓爭議徹底爆炸。
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DESI是迄今為止規模最大的暗能量觀測計劃,它同時觀測Ia型超新星和重子聲波振蕩(BAO)。結果很直接:ΛCDM成立的概率不到0.3%。科學上這已經接近“可以宣判”的級別。更刺激的是,數據甚至暗示暗能量不是一條直線,而是有起伏、有波動的歷史。
大約在50億年前,它可能經歷過一次“幽靈態”,即宇宙的壓強大于能量密度(w<-1)。如果這種趨勢延續下去,就會走向“大撕裂”:星系被撕開、恒星被撕開、行星被撕開,最終連原子核都無法幸免。
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當然,是否真有“大撕裂”,還需要更多驗證。但至少可以確定,暗能量不是ΛCDM假設的那種一成不變的常數。它更像是一股動態的力量,在宇宙歷史中曾經起伏不定,甚至可能在80億年前就出現過劇烈波動。這遠比“Λ常數”要復雜,也讓我們重新面對一個尷尬的問題:我們對宇宙的理解,可能還停留在皮毛。
更吊詭的是,就算我們接受暗能量是動態的,它依然解決不了哈勃常數張力。甚至在某些情況下,它會讓張力變得更嚴重。換句話說,我們試圖用新補丁去彌補舊漏洞,結果發現漏洞更多了。
二十年前,誰也不敢打包票暗能量研究會有成果。
如今,DESI不到1億美元的投入,已經撼動了整個標準模型。相比之下,大型強子對撞機花了500億美元,卻沒找到任何超越標準模型的新粒子。
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再看看韋伯望遠鏡,花了100億美元,但它的數據注定會影響未來幾十年的宇宙學。可以說,這是科研賭博中少有的“贏麻了”的局面。
那么未來會怎樣?可能我們會發現,宇宙里存在不止一種暗能量,甚至有不同種類的暗物質。也可能廣義相對論本身需要修改。也可能宇宙的歷史并不是單調的一條直線,而更像地球的地質史,經歷過不同的“宇宙年代”,每個年代的規律都不一樣。
這意味著宇宙學未來的故事,將不會是“一個方程解釋一切”的簡單模式,而是復雜、曲折,充滿意外。
在這種背景下,ΛCDM的確還沒有徹底死掉,但它不再是那個高高在上的“唯一答案”。它更像一個過渡性的模型,一個臨時框架。真正的宇宙圖景,正在新數據中慢慢顯露出來。
就像開普勒的定律終將被牛頓取代,牛頓也終將被愛因斯坦修正,ΛCDM最終也會讓位于新的理論。而今天,我們正站在這樣一個節點上。
所以,與其說ΛCDM在崩塌,不如說科學正在升級。宇宙遠比我們想象的遼闊和復雜,而我們剛剛走出第一步。
參考文獻:
Leauthaud, Alexie, and Adam Riess. “Looking beyond lambda.” Nature Astronomy 9.8 (2025): 1123–1128.
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