暗物質與暗能量

巧合問題

有些謎題不在於某個數字算錯了,而在於時機蹊蹺。縱觀宇宙歷史,物質的密度與暗能量的密度變化得非常不同。物質隨宇宙膨脹而變稀——把同樣的東西鋪到更大的空間,它就更稀薄。暗能量,如果它是宇宙學常數,則根本不變稀;其密度保持固定。於是物質在很久以前主導,暗能量在此後永遠主導,而二者大致相等,只在一個短暫的宇宙瞬間。巧合問題問的是:我們為何恰好生活在那一瞬間?

看看時間線。在早期宇宙,物質的密度遠遠大於暗能量——大上極其巨大的倍數。在遙遠的未來,隨著空間不斷膨脹,物質相對於不變的暗能量將變得微不足道。兩者相當的交叉期,只佔宇宙歷史中很小的一片。然而此刻、今天,物質密度與暗能量密度彼此相差不過幾倍(約 31% 對 69%)。在我們本可能身處的所有時代裡,我們偏偏幾乎正好坐在交接點上。

這究竟是個真正的謎,還是不過一個巧合?看法不一,而且這是公開有爭議的。一種回應是:它就是個巧合,我們不該過度解讀。另一種是:它指向新物理——也許是像精質那樣的動態暗能量,以某種方式與物質相聯、自然地追蹤它,從而緩和這精巧的時機。第三種更具哲學意味的回應訴諸選擇:星系、恆星和觀察者只能在特定的紀元形成,所以思考的生命在交叉期前後出現,也許並非偶然。巧合問題比宇宙學常數問題是個更「軟」的謎——有些物理學家懷疑它根本算不算一個真問題——但它始終撩撥著我們「這時機也太巧了」的那種感覺。

把宇宙之鐘向前向後撥:大霹靂後十億年,物質勝過暗能量數千倍;從現在起一千億年後,暗能量將以相近的倍數勝過物質。唯有在當下這個紀元,二者才接近(約 31% 物質對 69% 暗能量)——而那正是我們存在並加以留意的時刻。

物質與暗能量只在短暫的窗口裡相當——而我們恰好生活在那扇窗裡。

與宇宙學常數問題(一個硬性的定量落差)不同,巧合問題更帶解釋色彩——有些物理學家視它為真正的線索,另一些則認為它不過是被選擇效應裝點起來的偽問題。無論倒向哪一邊,都不宜當作定論。

又稱
cosmic coincidence problemwhy-now problem宇宙巧合問題