暗物质与暗能量

巧合问题

有些谜题不在于某个数字算错了,而在于时机蹊跷。纵观宇宙历史,物质的密度与暗能量的密度变化得非常不同。物质随宇宙膨胀而变稀——把同样的东西铺到更大的空间,它就更稀薄。暗能量,如果它是宇宙学常数,则根本不变稀;其密度保持固定。于是物质在很久以前主导,暗能量在此后永远主导,而二者大致相等,只在一个短暂的宇宙瞬间。巧合问题问的是:我们为何恰好生活在那一瞬间?

看看时间线。在早期宇宙,物质的密度远远大于暗能量——大上极其巨大的倍数。在遥远的未来,随着空间不断膨胀,物质相对于不变的暗能量将变得微不足道。两者相当的交叉期,只占宇宙历史中很小的一片。然而此刻、今天,物质密度与暗能量密度彼此相差不过几倍(约 31% 对 69%)。在我们本可能身处的所有时代里,我们偏偏几乎正好坐在交接点上。

这究竟是个真正的谜,还是不过一个巧合?看法不一,而且这是公开有争议的。一种回应是:它就是个巧合,我们不该过度解读。另一种是:它指向新物理——也许是像精质那样的动态暗能量,以某种方式与物质相联、自然地追踪它,从而缓和这精巧的时机。第三种更具哲学意味的回应诉诸选择:星系、恒星和观察者只能在特定的纪元形成,所以思考的生命在交叉期前后出现,也许并非偶然。巧合问题比宇宙学常数问题是个更「软」的谜——有些物理学家怀疑它根本算不算一个真问题——但它始终撩拨着我们「这时机也太巧了」的那种感觉。

把宇宙之钟向前向后拨:大爆炸后十亿年,物质胜过暗能量数千倍;从现在起一千亿年后,暗能量将以相近的倍数胜过物质。唯有在当下这个纪元,二者才接近(约 31% 物质对 69% 暗能量)——而那正是我们存在并加以留意的时刻。

物质与暗能量只在短暂的窗口里相当——而我们恰好生活在那扇窗里。

与宇宙学常数问题(一个硬性的定量落差)不同,巧合问题更带解释色彩——有些物理学家视它为真正的线索,另一些则认为它不过是被选择效应装点起来的伪问题。无论倒向哪一边,都不宜当作定论。

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