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极简宇宙史 第5章 暗能量
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在宇宙黑暗世纪结束之后又经过的各个世代里，发生了许多次星系相撞，整个星系们碰撞后融合在一起。在太空中，暴力事件无处不在。而你现在看到的星系就是这些暴力事件过后的明证。
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暗物质的质量超过了正常物质的五倍，却不可见，它们的量这么大，它们必定在你眼前的宇宙华尔兹中曾经起过——也依然起着——重要作用。你现在已经知道，这场华尔兹的参与者们，都是穿着由暗物质做成的大衣的恒星集合。
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你盯着这些星系越久，就能看到越多的舞者和形状——你能够想象出更多那里的世界，有着与我们完全不同的天空。你突然开始怀疑是不是某些遥远的文明早就找到了你那些问题的答案……等等，那是什么？
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一个非常强大的光源掠过你的眼睛。
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你盯着夜空想找到它来自何方，但它已经消失不见。
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和刚才同样突然，另一道光击中了你，来自另一个非常遥远的地方。
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又有一个。
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这些光将你从冥想中唤醒，你将注意力集中到似乎是这些光来源的星系上。
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不知为什么，你的心脏跳得几乎要蹦出来。你看着它们的光，看着它们退往远处并互相围绕旋转的路径。
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那里好像有点不对。
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那些发出这些光的星座不应该以这种方式后退。
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我们说的不是它们之间互相围绕旋转的运动，而是关于宇宙的膨胀，关于它们如何一起退向远方，就像正烘烤胀起的蛋糕中的罂粟籽。考虑到你对宇宙膨胀的了解，就会发现这些星系的运动不对劲。
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这是意料之外的第二号引力谜团。它牵涉到被隐藏的能量远远多于上一章里关于暗物质的例子。
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要明白这一点，你需要先知道我们如何估算自己宇宙中的距离。
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当你躺在那个小岛海滩上，开始你进入外太空的旅行之前，你是如何判断夜空里的某颗星星离你近，而另一颗离你远的？只看亮度显然是不够的。恒星们个头不同，各种大小都有，因此它们的亮度也有着巨大差别。在地球上看到的一颗明亮的恒星，可能体形巨大而距离遥远，或体积小一些却离得很近。我们显然还需要一些别的手段才行，历史上的科学家们想出了三种不同的方法来估算宇宙距离。
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第一种方法适用于各种天体，包括恒星或行星，只要它们离我们不是太远。这是三种方法中最简单的一种，而且依赖常识（这里没有量子效应参合，所以使用常识还是允许的）。想象你坐在行驶于高速路上的车里，透过侧面车窗看向两边的树木。离你车近的树很快经过，而离得远的那些则以慢许多的速度移动。高耸在远处地平线上的山脉看上去就像根本没有动。它们可以被看成是固定的背景。在太空里，我们可以利用同样的原理。当地球绕着太阳转动时，那些离地球近的物体相对于非常远的看上去固定不动的恒星背景有着相当明显的移动。通过测量某一天体因地球围绕太阳运动相对于远处背景所发生的位置变化，科学家们就能估算该天体与地球之间的距离。它所牵涉到的几何学早在二千二百年前的欧几里得就已经知道了。对于短距离的估算——比如，银河系内的距离，它的效果极好。但对于星系间距离的估算，这个方法就显得力不从心。因为星系们离我们实在太远了。位于地球上，绕着太阳旋转的你，冬天与夏天对于天体的视角差别可达三亿公里，但依然不够。星系们都属于固定背景。要猜出它们的位置，你需要第二号戏法，牵涉到一种非常独特的被称为造父变星的恒星。
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造父变星是一种非常明亮的恒星，而且它们所发出的光会非常规律地在最亮与最暗之间变化。让人难以相信的是，科学家们找到一种方法能够将这种亮度变化的周期与它们所发出的总光量联系起来。而这个信息就足以告诉科学家们那些恒星离我们有多远：就像号角所发出的声响传到我们耳朵中时会随着它从源头走过的距离增加而变轻，光也一样。我们能够收集到的位于远处的造父变星到达地球的光占其总发光量的比例就告诉了我们它们的距离。幸运的是，宇宙里有许多造父变星。
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但这个戏法依然有着自己的局限性：要测量宇宙中最远的距离，单个的造父变星已经不够了，因为就算最强大的望远镜都无法将它们从其所在的恒星群中区分出来。要测量宇宙深处非常遥远的距离，我们还需要第三种戏法。
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你或许还记得，在本书的第二部分，美国天文学家埃德温·哈勃所进行的研究。在二十世纪二十年代，哈勃成为第一个注意到宇宙在膨胀、远处的星系都在离我们而去的人。你的一些朋友在地球各地用你买给他们的价值十亿美元的望远镜观察夜空，好心地替你验证了这个结论。
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在二十世纪二十年代，哈勃用来自远处星系的造父变星的光线颜色移动来计算它们的速度，而且他还发现它们一心离我们而去的意念强度（速度）与它们离我们的距离成正比：若一个星系离我们的距离是另一个星系离我们距离的两倍，那么前者的退行速度也是后者的两倍。这条定律现在被称为哈勃定律。
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第三个戏法就是，当造父变星无法从它们的环境中被分离出来时，我们就反过来使用哈勃定律。通过测量从远处星系们传来的光线颜色变化程度，科学家们就能判断出这些光线在我们的宇宙中膨胀了多久，利用这个信息，也就有可能知道这些星系离我们有多远。
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哈勃定律足够简单，而且它与已知现实吻合得很好：空间与时间早在几十亿年前就已变成今天这样，时空的膨胀从一开始就一直进行，并且看起来作为能量被激烈释放（大爆炸）的结果也非常合理，在随后的几十亿年里，宇宙膨胀的速度也已经慢了下来。
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在这个相当符合逻辑的系统里，一切都很完美。
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