近年來,許多人對於「暗能量」、「宇宙加速膨脹」以及「哈伯張力」等科學話題深感興趣,期望理解宇宙演化的真正面貌。而長久以來,物理學界普遍接受「暗能量」作為解釋宇宙持續加速膨脹的關鍵因素,然而,紐西蘭坎特伯里大學的最新研究卻顛覆這項傳統觀念。
他們利用精細分析「超新星光變曲線(supernova light curves)」與更完整的觀測數據,提出「時境模型(timescape model)」來解釋宇宙空間膨脹的不均勻性,並認為觀測到的加速現象其實是時間流動在不同重力環境下速度差異所造成的假象。此發現不僅可能重新定義暗能量的角色,甚至有望在未來數年內解開「哈伯張力」之謎,為宇宙學理論帶來全新曙光。
科學界對暗能量有諸多疑問
過去宇宙學的標準模型中,暗能量常被描述為一種「反重力」效應,占據了宇宙總能量密度的約七成左右,透過推動星系群彼此遠離,解釋為何遙遠的超新星比預期中更遠。然而,近年的觀測與計算結果逐漸動搖了這一觀點。
所謂的「哈伯張力」即是此爭議的焦點之一:早期宇宙膨脹率與現今實測值之間出現明顯落差。再者,使用高精度儀器如暗能量光譜儀取得的數據顯示,標準模型對於宇宙結構的演化並非無懈可擊,似乎難以完美解釋各種觀測結果。
不同重力環境的時間
坎特伯里大學研究團隊由大衛·威爾特希爾教授領軍,他們提出一套不依賴暗能量的解釋框架「時境模型」。該模型強調重力場會影響時間流動速率。
在星系密集區域,由於重力較強,時間走得比較慢;反觀廣袤的宇宙空洞中,重力較弱,時間比較快。當我們將此時鐘偏差納入考量,便能理解為何在觀測中會誤以為整體宇宙加速膨脹:由於不均勻的時空結構會造成超新星光譜與亮度的假性拉伸,使得宇宙似乎以不同的速率在各處膨脹。
宇宙並非平均化
傳統理論假設整體宇宙在大尺度下可視為均勻且等向,如同一鍋被攪拌均勻的湯。可現今的觀測卻顯示,我們的宇宙更像是由星系團、絲狀結構與巨型空洞交織而成的宇宙網。
這種不均勻性使得時間流動在不同地區呈現不同步調,進而影響我們對距離與速度的測定。在此情況下,延續愛因斯坦廣義相對論中重力影響時間的基本原則,「時境模型」成功將這種複雜結構納入計算,並在使用超過1,500顆超新星的「Pantheon+」資料集後,提供了有力證據支持該模型的有效性。
有望解開哈伯張力之謎嗎?
若「時境模型」能成功通過未來的嚴格檢驗,它不僅能取代暗能量的角色,更可能解決長久以來困擾宇宙學家的「哈伯張力」問題。歐洲太空總署的「Euclid」衛星與美國太空總署的「羅曼太空望遠鏡」未來幾年即將提供大量新觀測數據,協助科學家判斷究竟哪種模型最貼近真實宇宙。隨著大規模超新星觀測資料的累積,我們距離釐清宇宙膨脹本質的終極答案可能僅有五年之遙。