被 一 个 星系 或者 暗 物质 结构 所 挡住 了
你 本来 看 不 到 的
但是 这个 结构 引起 了 光线 的 偏 折
光线 沿着 黄色 的 曲线 传播 传到 地球
地球 的 仪器 包括 我们 的 人眼
我们 是 不 会 转弯 的
我们 只 能 沿着 直线 去 传播
于是 我们 反 推 回去 的话
以为 这 个 星体 在 这个 位置 或者 在 这个 位置
也就是说 一 个 圆 可能 会 成 很多 的 像
今天 我们 用 望远镜
就 可以 拍摄 到 这样 的 图像
你 看 刚才 发现 有 两 个 这样 的 像
很 可能 是 来自 同 一 个 圆
并且 你 发现 它 周围 有 一 圈 光晕
像 一 个 弧线 一样 的
这 就 是 由于 海市 楼 现象 所 导致 的
我们 可以 大量 数据 分析
或者 是 用 机器 学习 的 方式
来 看 很多 这样 的 图片
反 推 中间 的 物质 分布
它 不 发光 也 没 关系
它 是 暗 物质 也 没 关系
我们 可以 反 推 它 的 存在
我们 就 是 利用 这样 的 方式 来 了解 暗 物质 的
发现 了 今天 暗 物质 大概 占有 1 / 4 左右
暗 能量 的 研究 方法 呢
其实 非常 类似于 人口 普查
只不过 这 地方 我们 是 对 星系 进行 人口 普查
我们 对 大量 的 星系 样本 进行 观测
我们 实际上 地球 所在 的 位置
就 是 这 个 图 的 中心 点
我们 观测 大量 的 星系
去 测量 星系 的 光谱 等等 科学 的 属性
然后 对 星系 的 三维 分布 进行 研究
我们 发现 如果 暗 能量 存在
并且 暗 能量 有 不同 属性 的话
它 会 改变 星系 的 三维 分布
反过来 我 如果 测量 星系 的 三维 分布
我 就 能够 去 了解 暗 能量 到底 是 什么
当然 要 测量 星系 的 三维 分布 不 容易
我们 在 实验室 里面 测 长度 可以 用 尺子
但 在 太空 里面 你 用 什么 当 尺子 呢
这 是 我们 用 的 一 个 非常 重要 的
一 个 物理学 的 参 量
叫作 重 子 声波 振荡
这 个 地方 我们 没有 办法 去 展开
只 能 告诉 各位 这 是 一 个 非常 重要 的 量 天尺
它 是 一 个 特征 尺度
我们 用 它 当作 一 把 尺子 去 丈量 宇宙 的 几何
反过来 去 反 推 暗 能量 的 属性
我们 现在 参与 国际 上 一 个 非常 大 的 国际 合作 项目
叫作 BOSS 项目
重子 声波 振荡 巡 天 实验
我 从 2009年 加入 到 这 个 项目
这个 项目 来自 世界 30 多 个 国家
包括 哈佛 大学 斯坦福 等等 这些 大 的 研究所
组成 了 这样 一 个 合作组
由 100 多 位 科学家 组成
这 是 我们 2017年 利用 BOSS 的 最新 观测
我们 拍 了 100万 条 星系 的 光谱
进行 数据 分析 之后
得到 的 暗 能量 属性 的 一 个 结果
这个 横坐标 实际上 就 是 时间
纵 坐标 是 对 暗 能量 来说
非常 重要 的 一 个 物理 量
我们 管 它 叫作 状态 方程
其实 它 就 是
暗 能量 的 压强 与 它 的 密度 这么 一 个 比值
这 个 量 非常 重要
可以 说 它 里面 包含 了 暗 能量 的 密码
你 看 这 个 地方 我们 画 了 一 条 线
-1 这 条 虚线
爱因斯坦 提出 的 宇宙学 常数
它 可以 解释 宇宙 加速 膨胀
他 预言 的 这个 W 是 等于 -1
但是 我们 今天 利用 数据 重建 这 个 函数
我们 发现 今天 的 观测 是 这 条 蓝色 的 曲线
也就是说 这个 W 是 随着 时间 变化
并且 沿着 -1 振荡 的
这 个 东西 很 重要
因为 它 说明 了 暗 能量 的 某些 重要 性质
很 可能 不 是 我们 的 预期
暗 能量 可能 具有 某些 动力学 的 属性
这个 跟 未来 宇宙 的 命运 也 紧密 联系 在 一起
如果 爱因斯坦 说 的 是 对 的
这 个 暗 能量 真的 是 真空 能 的话
宇宙 有 一 天 真的 是 会 分崩离析
我们 的 时空 将 会 撕裂
每 一 个 结构 包括 我们 自己
原子 分子 都 将 被 撕裂
将 会 荡然无存 什么 都 没有
但是 如果 暗 能量 真的 是 像 这 种 形式 演化 的话
我们 的 宇宙 很 可能 是 一 个 循环 的 过程
宇宙 将 会 膨胀
到 一定 程度 会 收缩
然后 再 膨胀
循环往复
这 可能 更 容易 被 大家 所 接受
这 是 我们 2017年 发表 的 一 个 工作
我们 也 对 未来 的 数据 做 了 一 个 模拟
我们 发现 未来 5 年 之后
我们 有 更 大 的 望远镜
获取 更 好 的 数据 了 之后
我们 会 得到 中间 那 条 深 蓝色 的 曲线
到 那个 时候
很 可能 我们 就 能够 在 更 高 的 质性 水平 上
或者 更 高 的 精度 上 去 了解 暗 能量
这 几 幅 图 是 我们 现在 用 的 大型 的 望远镜
左上 的
这个 是 我们 正在 使用 的 2.5 米 口径 的 巡 天
各位 看到 这 位 我 的 同事 跟 这个 望远镜 相比
就 可以 想象 这个 望远镜 是 非常 巨大 的
明年 将 要 运行 的 暗 能量 光谱 巡 天
这个 是 美国 的 一 家 望远镜 口径 为 4 米
它 将 在 更 高 的 精度 看到 宇宙 的 更 深处
给 我们 带来 新 的 信息
未来 的 5 到 10 年
10 米 级 的 望远镜
还 有 30 米 口径 的 望远镜 即将 运行
我们 也 相信
随着 这些 大型 的 仪器 的 运行
我们 会 越来越 多 地 了解 宇宙
揭开 暗 能量 暗 物质 这些 宇宙 之 谜
在 今天 这个
刚才 各位 说 了 充满 爱 的 日子 里
非常 幸运 地 跟 大家 一起 来 讨论 宇宙学
我 想 最后 用 卡尔·萨根 的 一 句 话
结束 我们 今天 关于 宇宙 的 讨论
在 广 的 空间 和 无限 的 时间 当中
能 和 各位 共享 同 一 颗 行星 同 一 段 时光 非常 荣幸
谢谢 各位
