第(2/3)页 第一朵乌云,主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和元气转化学说相矛盾;第二朵乌云,主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及热辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果,其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。 最后,这两朵乌云导致了二十世纪最伟大的两个理论的诞生。 量子力学以及相对论的出现,彻底宣布了经典物理学的终结,并且直接开启了人类踏入下一个纪元的大门,迄今为止直到现在也还在持续性的为人类造福,维持着现代工业的持续性进步。 但是在二十一世纪的时候。“暗物质”的出现却宛如梦魇一样缠绕在现代物理学之上,并且以其独特却又神秘的特性,吸引众多的科学家为之着迷,甚至执着于去寻找其存在的证据,以及研究其形成的原理。 从上世纪80年代中期开始,天家们通过对宇宙大尺度结构微波辐射背景引力透镜哈勃常数和宇宙年龄的测量以及数值模拟,逐步意识到宇宙的平均物质密度只是宇宙临界密度的一小部分。并且在平坦宇宙的假设下,开始用观测数据限制宇宙学常数。 当时的问题在于不能很好地区分不需要宇宙常数的开放宇宙和需要宇宙学常数的平坦宇宙。 而通过对太空超新星距离的观察所得出的结果改变了这个状况,因为宇宙尺度上的距离是对宇宙膨胀较为直接的测量,与其他结果有高度的互补性,并且具备足够的敏感度和精度,显示了红移为0。5左右(距今约50亿年)的超新星不仅比完全由物质组成的临界宇宙所预期的暗。也比低物质密度开放宇宙所预期的暗。 在爱因斯坦广义相对论的框架下,这些宇宙模型的膨胀必然是一直减速的,只有暗能量在今天占主导地位的模型,才能以其很强的负压强克服物质的引力,使宇宙由初期物质主导的减速膨胀过渡到目前由暗能量主导的加速膨胀,从而很好的解释了ia型超新星的数据。 由于颇为出乎意料,超新星的结果受到不少质疑。 ia型超新星的极大光度弥散较大。在b波段(中心波长445nm)时,约为0。4星等,即有约40确定性,并不是很理想的标准烛光。 ia型天家研究了9个超新星的数据,发现ia型超新星的极大光度与其光度衰减率有很强的相关性,按此修正之后,极大光度的弥散才能减小到0。15星等左右,成为实用的标准化烛光。 虽然如此,但是因为这个结论仅仅是从较小的样本上得出的,且缺乏很好的理论解释,人们对这个经验关系的误差及其普适性存有疑虑。 虽然如1998年和1999年ia型超新星的结果中,用于拟合彼此之间关系的训练集样本超新星已接近30个,数据质量有明显的改善,菲利普斯关系的统计误差也已计算在内,且其中一个小组使用了不同的方法,即通过整体拟合ia型超新星多波段数据来修正极大光度,从而获得距离信息,并得出与另一组一致的宇宙加速膨胀的结论。 ia型超新星的属性(如光谱极大光度费利佩关系等)有可能随红移演化,造成与宇宙学距离随红移变化关系的混淆。 已有的观测表明,就总体而言,近邻ia型超新星的光谱与中(高)红移ia型超新星的光谱及它们随超新星爆发过程的变化吻合得很好。 虽然最近发现在紫外波段(静止坐标系)中等红移ia型超新星比近邻ia型超新星略亮些,但1998年和1999年ia型超新星的结果是基于更长波长的数据(静止坐标系),所以不受影响。而且这个紫外波段的差异使得中(高)红移超新星的距离被低估,若不加修正,只会削弱暗能量的证据。 另一种可能性是在不同红移处,不同亚类的ia型超新星的比例会有所不同,造成ia型超新星整体属性的细微演化,例如上述紫外波段的差异就有可能受此影响,但目前没有证据表明。这个问题严重地影响了ia型超新星的结果。 第(2/3)页