隐形的宇宙：太空中含有多少暗物质与暗能量(4)

　　而在没那么遥远的未来，想理解暗物质，可能必须彻底改变我们思考太空的方式。尽管牛顿曾经承认，他无法想像地球与太阳之间若是完全真空，重力如何能让地球绕着太阳旋转，但我们长久以来还是认为行星与恒星之间的虚空内什么也没有。到了20世纪，量子场论化解困局，证明太空从来不曾处于真空，而是布满了无所不在的量子场。质子、电子和常被形容为构成物质的基本单位的其他粒子，本身就是量子场的激发态。当量子场接近最小能阶时，空间里看似空无一物。但当量子场被激发，空间里就有了可见的物质与能量。数学家鲁西亚诺．波伊将太空比拟成一座平静高山湖泊里的水：无波时看不到它的存在，但当微风在它表面掀起涟漪时，马上就现形了。 「太空其实并不空，」美国物理学家约翰．阿奇伯德．惠勒说过。 「这里上演着最丰富、最令人惊奇的物理现象。」

　　暗能量也许能证明，惠勒对最巨观的问题提出了正确的预言。物理学家在试图了解宇宙空间如何扩张、扩张速度为何似乎愈来愈快时，仰赖的主要是爱因斯坦在一个世纪以前提出的广义相对论。广义相对论适用于巨观问题，但在处理微观问题时就不管用了。微观宇宙由量子理论主宰，而一般认为宇宙加速扩张的根本原因也存在微观宇宙。想解释暗能量，可能需要一种新的东西：空间与重力的量子理论。

　　科学家面临一个尴尬的事实：他们不知道太空中究竟含有多少能量，不管是不是「暗」的。举个例子，当量子理论家尝试计算1公升看似什么都没有的空间里究竟有多少能量时，他们得出一个极大的数字。但当天文学家根据他们对暗能量的观察推算同一个空间里的能量时，却得到一个很小的数字。这两个数字的差距大得惊人​​：是10的121次方，也就是1后面再加121个零，远大于可见宇宙中的恒星数量或地球上的沙粒。这是整个科学史上理论与观察之间出现过的最大落差。很明显，对于空间，因此也可以说是对于一切，因为星系、恒星、行星与人类大部分都是由空间构成的，我们还有根本而重要的环节需要厘清。

　　然而，这种谜团也曾在过去为我们开启发现之门。爱因斯坦之所以提出广义相对论，有一部分是为了解释预测中和实际观察到的水星轨道之间的细微差异。量子物理学之所以问世，有一部分是为了解答有关热辐射的小谜团。那么，解决今日这些关于暗物质与暗能量的更大谜团，可以让我们有多少发现？就像物理学家尼尔斯．波耳常说的：「没有矛盾，就没有进步。」