暗能量的历史和暗能量的研究现状

李淼：谢谢大家！我第一次在院图做报告，谢谢大家！

非常感谢院图科学文化传播中心邀请我来跟大家谈一谈暗能量的历史和暗能量的研究现状。那么，我这个报告本来准备的是给物理系的一种大报告，原则上是学物理的学生都应该能听得懂，后来我再想的话，咱们院应该有很多其他非物理的，想一想我还是用一点公式，用一些高中生的公式。

暗能量大家已经听了很久了，因为发现已经有11年了，所以我们先聊一个很老的问题——暗能量，它起源于爱因斯坦，它跟现在的理论一样。今天当然很多人关心这个事情，这边是有名的做超弦理论的Witten，我相信很多人听过；这边是98年发现暗能量的两个小组之一的领导人，这位是我，因为我也是研究暗能量的，虽然不是一个大人物，但是我经常研究这个事情。

先谈谈暗能量在宇宙中占什么样的角色？这是一个著名的能量分布，如果把整个宇宙的总能量或者说能量密度，所谓的能量密度，是在非常非常大的尺度上做平均的，有上10个兆（百万）一千个光年的尺度，在这个尺度上做平均的话，我们暗能量占整个宇宙能量总份是73%左右，当然这个数字在测量上面有一定的误差，比如说有的人说74%。假如明年你们听到暗能量占69%，也不要惊讶，因为这个结果，是由各个实验综合起来的，我们后面会谈到，一些大实验综合起来得到的。其中有一些实验，不见得是完全可靠的。

暗能量如果占73%的话，暗物质占了23%，当然这后面还有小数点。剩下来的4%，大概是1/25，是我们通常熟悉的物质，太阳等组成的物质，我们看到发光的星体，恒星，星系，所有物质，我们通过通常的手段，所谓通常的手段就是电磁手段，这些物质只占4%，这些是物质。

这是我们当今的宇宙图象，我还给一个警告，如果明年你看到这一块蛋糕的切法变了的话不要惊讶，大体上应该是这样的。

这是我们宇宙膨胀的历史图象，宇宙一直在膨胀，这是大致的图象，最早的时候有大爆炸，画出的这部分是我们相当了解的部分，这之后，宇宙开始膨胀！在这个时候，比如说对应的一个非常非常炙热的气体，一般来说他们以接近光速来运动的，但是随着膨胀，这些气体要渐渐的冷却下来，变成我们今天看到很多速度比较低的非相对论的气体，所以我前面讲的暗物质和物质其实都是非相对的气体，大部分的情况。

这个时候红移是在10左右，是指宇宙的尺度，是我们今天看到尺度的1/10左右，当然我们今天看到的1/10左右的时候，大尺度的结构开始形成了。

这个地方画的是有一部分是我们刚才切的蛋糕，有一部分是暗物质，在现在占得比较少数，所以，过去暗物质是起到一个吸引的作用。宇宙膨胀做减速，但是宇宙还是膨胀的，到今天，你看到这个时候，弹簧就相当于暗能量在主导了，它就开始加速宇宙膨胀，这个地方开始宇宙开始加速膨胀。大概这个红移是不到1左右，换句话说，当宇宙是今天的1/2，或者说今天一半的时候，这个时候宇宙开始加速膨胀了。这个时候，这边的暗物质是克服不了暗能量（排斥）的。

这里讲一些暗物质的问题，我先讲一下大概是怎么样看的。它相互作用的时间是一个非常非常长的时间，我们通常看不到它发出光来，也看不到他参加电磁方面的作用。通过引力来看暗物质，这边有一个团物质，这边有很多的星系团，这些星系发出的光通过星系团，轨迹就会改变，就像一个凸透镜一样，光线弯曲，到了地球。改变以后，我们通过这个凸透镜效应，来估计这些光通过星系团所占的物质大概有多少，这里面含的物质大概有多少？这里面给一个例子，像这些亮点，这些形状的话，原则上都不是原来星系的形状了，都被改变了。如果你看到这一边，假定我在这里看到一颗，在这里又看到一颗，看起来完全相像的两个图象，那么，他们有可能只是一个物体，但是由于这个效应太强了，它把它变成看起来有两个像。这些都说明了它经过中间有一大堆一大堆的物质，这些物质通过计算我们可以把它画出来，这堆物质的等高线，这个等高线实际上是等势线。等势线划出来以后，即便我看不到物质的效应，但是我可以反推。所以后面的那些数字，23%，是用这种手段推出来的，当然还有很多其他的手段我们后面讲。

交代了一下暗物质，下面我们讲讲暗能量，我们从最简单的开始，力学开始，这是牛顿力学，如果我在原点有一个物质点，它的质量是M，所以根据牛顿万有引力定律，它会吸引附近的物质，任何一个质点的话，它的加速度都是这样得来了的，当然这个加速度是负的，这么一个简单的东西到了爱因斯坦这里弄得非常非常复杂，他写下来的方程，我相信不到本科物理专业四年级的话应该是学不懂的。写出来的方程有10个，我们看看大概是什么意思？在左手边，是几何量，就是时空的曲率，像一个曲面一样，时间+空间是四维了，这个量叫爱因斯坦张量，前面的量爱因斯坦之前就了解了，这里有一个特别的组合是爱因斯坦的，然后在右手边是物质的分布，我们叫能量、动量分量。这个式子告诉我们，实际上引力是非常弱的，我给你一定的能量分布，乘上一个小的东西，以让时空弯曲，这么一个非常复杂的方程，实际上可以回到牛顿的万有引力的，在低速和弱场的时候。

低速是指跟光速比要小很多，比如说比光速小100倍，比如说我们通常看到公共汽车，每小时100公里和每秒30万公里比，那个小得就远远不止100倍了。这样的情况下，我们看到这个G是时空的量度，相当于时空的一个尺子，它有很多不同方向去量，这个是时间方向量的东西，时间的快慢不是均匀的，其中有一个牛顿势，把这个东西带到这一组非常复杂的方程里面，用我刚才说的公式就会得到（泊松）方程，这个方程一解就可以得到牛顿的万有引力。

爱因斯坦是1915年下半年，11月份发现了广义相对论，基本上是最终的形式，然后到了两年以后，实际上一年多以后，他就想把相对论用到研究整个宇宙这个前所未有的问题上。所以你可以想像，任何一个有限的系统，质量分布，它不会稳定的，因为他们之间有吸引力，所以他们想象，宇宙是无限大的，并且物质是均匀分布的，这样的话，把各个方向的引力抵消，但是这种抵消是非常不稳定的，换句话说，如果我在均匀的物质稍微搅和一下的话，整个的区域就会发生变化。所以牛顿在研究宇宙学的时候是不成功的。爱因斯坦说既然我有了新的理论，我看看我新的理论会不会得到一个比较好的成果。他实际上是成功的，他觉得我们宇宙是静态的，跟牛顿的想法是一样的，1千年以前或者说1千年以后的人看到的宇宙跟我们现在看到的没有任何的区别，如果是静态的话，他就假定遥远的星体，遥远的星系是静止的，那么，他然后来解他的方程，发现这个假定是错的，做不到。所以他就引进“cc”，引进来以后，它的目的来抵消物质产生的万有引力，得到一个静态的宇宙结论，这一点我觉得是成功的。

在牛顿这个方程，右边再加一个，这边必须引进一个r，假如宇宙是均匀的，他的质量分布是均匀的，那么，在一定体积里面，比如说一个球体的体积里面，我们知道是公式，r的立方，乘上4/3。这样才有可能抵消，在r的前面把两个系数调到一样大，就抵消掉了，这样的结果就得出宇宙的常数。如果做到这一点，不用解方程，我们通过牛顿的方式就得到宇宙是静态的，当然爱因斯坦的方程得到的解释完全是一样的，但是这个方程比牛顿的方程还要复杂，在这个方程当中再加一项，不含任何的导数，你可以看。当然这个方程可以解，解了以后，跟解决其他的方程是一样的。

我们现在回头谈谈暗能量本身，如果把它写成能量的形式，宇宙常数是能量，或者说宇宙常数是能量特殊的形式。如果说暗能量是一个常数，而且可以写成一个能量分布的形式，我们别管它这个是怎么样来的，大家知道物理意义是什么。这个流体的公式，p是压强，看这个形式，我们要把这个形式回到从爱因斯坦方程推出来的形式，我们得要求跟速度有关的项等于零，这就得压强跟密度抵消，这个事情比较奇怪。宇宙学常数强迫我们得到这个结果，所以我们只能接受这个结果。如果我们这样讲的话，它压强就必须是负的，我下面用的所有单数光速是等于1，我的尺子和时钟调一调。后面我会用到一个更加简化的单位，不光是光速等于1，普朗克常数也是1，在这么一个单位中，普朗克常数等于1和光速等于1，这是自然单位制，这是在物理学中最自然的单位。

在这个单位中，压强的单位跟能量密度的单位是一样的，能量的单位跟质量的单位也是一样的，因为光速等于1。所以在这个单位中，对于宇宙学常数来讲，压强完完全全等于负的能量密度，这是一个很奇怪的事，不管怎么样，我们接受这个事情。这样的话我们就得到了常数。在爱因斯坦写出他的宇宙学不久，实际上20年代人们已经发现宇宙实际上不是静态的，不是说1千年前跟1千年后看到是完全一样的，实际上是有差别的，换句话说，宇宙是在膨胀的，20年代就看到了这件事情，宇宙在膨胀。我这里膨胀的意思就是教课书中标准的，1929年的时候，Hubble发表了他的关系图，实际上再早几年，一个不大有名的天文学家已经发现这个事情了，可是历史只写最有名的人。

大家都这样说，爱因斯坦知道Hubble结果以后，他放弃了宇宙学常数。而且宇宙不光是膨胀的，当时认为，宇宙是做减速膨胀的，这也很简单，因为所有的物质产生的引力是引力，一开始假设大爆炸，物质之间相互分开，有一定的速度，可是随着时间推迟，这个速度越来越慢，我要想把这个笔向上抛，很快它掉下来了，因为是引力，所以向上升的过程中，速度在减少，一直减到零，然后向相反的方向加速，所以说宇宙膨胀是加速的一个反演，向上升和向下落，这都是万有引力决定的，这些牛顿引力给解释的。

那么，爱因斯坦的相对论也是可以解释的，实际上没有到Hubble发现宇宙膨胀的时候，有一位天文学家，Friedmann他也发现一个解，这个解已经是现代宇宙学几何的基础。可是理论家一直为宇宙常数所苦恼，他们一直想，既然可以有这么一个常数，为什么这个常数会等于零呢？我们想理解这件事情，为什么等于零。观测宇宙学家觉得也没有必要放弃宇宙学常数，他们认为他们的数据是非常粗糙的，即便我们数据精确了，我跟我一些学生最近也还在做暗能量，用数据来拟合，发现真的你从数据里面得到的一些理论参数的空间太大了，你根本不能说你的暗能量应该是什么样的性质，空间太大了，这里面猫腻非常多，所以观测宇宙学家，不放弃宇宙学常数是对的，因为你不能直接的得到宇宙学常数等于零，后面我们会讲一下为什么为这些事情苦恼。

我根据已经讲了的结果，再用牛顿力学讲一下宇宙今天的简单图象，假定有宇宙学常数的话。这里把刚才的方程实际上是重写了一遍，这个是物质分布，然后有一个球体，它的半径是r，这个是物质的密度。如果我们假定爱因斯坦宇宙学原理是对的，它说了两件事情，一件事情就是我看不同的方向看到的宇宙基本上是一样的，当然是指大的尺度，小尺度上肯定是不一样的；第二个因素是均匀的，这是哥白尼原理，没有一个地方是特殊的，这两个假定加起来我们叫宇宙学原理，爱因斯坦实际上在1917年研究他的宇宙学的时候已经把这件事情说得很清楚了，我们必须用宇宙学原理。

如果说宇宙学原理是对的，我们把所有看到的天体只用一个量a刻画，r对于每一个固定的天体它是不对的，它的位置在变化，由一个函数所决定，宇宙学原理决定的，我代进来得出一个著名的方程，Friedmann方程，它不像牛顿方程说天体是怎么样运行的，而是整个几何是如何运行的，因为每一个天体都由一个a来刻画。我们研究宇宙学的人在刚睡醒的时候，你让他写下来他肯定能够写下来，因为太有名了。

这个方程可以解出来，这个方程既含有物质，又有宇宙学常数。这是98年发现的，宇宙不是减速膨胀的，98年以前到29年大家一直在相信宇宙是减速的，大概70年完全是错误的。这些数据足以说明，这里面有一些参数，稍微解释一下，假定宇宙空间是平坦的，这两个加起来要严格的等于1，像我们一开始给大家说的，暗能量占73%，物质占23%，然后物质普通的发光物质占4%，加起来是等于1。

我这里有几种可能，比如说如果全是暗能量或者说一个常数，是这条线，这个太快的，如果说一半对一半是这条线，如果全部是物质这条线。还有其他种可能。你会发现，实际上这个线是最好的，当然它不是很精确的，相对其他的来说他是最好的，既有物质，也有暗能量。

98年发现以后引起的震动，理论物理界没有震动得很大，天文学界震动得很大，就相当于这个图，当时我在加州的时候，洛杉矶发生了我不知道你们知不知道著名的骚乱，黑人反对一个判决，很多商店被抢劫了，这个相当于一些理论家和实验家，每一个人都来分一块蛋糕，后来理论物理学家也来抢，包括我自己。

理论家一直觉得这个宇宙学常数等于零，虽然98年我们发现不等于零了，我们要问一下，为什么理论家为这两件事情苦恼？

1，暗能量为什么这么小？这个问题更价于我们的宇宙为什么这么大？我们等一下探讨一下，从简单的Friedmann方程，它告诉我们这个问题。宇宙为什么这么大？这是对于暗能量的第一个问题，为什么这么小。

2，暗能量为什么恰好和临界密度是一个数量级？我们就不解释临界密度了，就是把临界密度换成总能量密度，为什么暗能量占的份额正好是一个数量级，73%，为什么不是大很多，比如说99.999%，或者说为什么不是很小，0.0000……1%，为什么？你说它不可能是这样的，但是我们换一个角度解释，这是一个问题，你的理论应用是错的。

      那么，先解释一下第一个问题，为什么说我们会觉得这个很奇怪，暗能量很小，其实发现暗能量之前（因为发现暗能量之后，我们知道它不等于零），发现之 前的话，理论家觉得这个问题不是这么问的，为什么暗能量等于零？当时是问的这个事。现在把这个问题稍微换了一点，可是问题难度要大多了，等于零说不定还可 以解释，比如说用对称性，这在理论物理学家是经常用的。比如说我给一个最简单的问题，比如说我看到一个圆，我说这个圆为什么这么圆？用一个离心率刻画这个 圆，圆的离心率是等于零的，为什么这个离心率的数等于零？我们假定有转动对称性，就可以解释了。同样的宇宙学常数原则上也可以这么解释。

我们知道它难了，但是我们先问一下为什么它跟宇宙为什么这么大是一个问题，我们把Friedmann的方程拿过来，我们把牛顿引力常数拿过来，我们把它叫做Mp平方。

我们用这个方程解释一下吧！这个方程是可以解的，解了以后，我可以确定一个宇宙年龄，这个是跟物质密度的平方根成反比的。这个方程实际上是对“宇宙 为什么这么大”的一个回答。暴涨理论同样是这个方程，密度是一个常数，很大很大，不会很小，同样这个方程也解了，很简单，这个解了大家都做了，这是一个指 数解，你看H的话，是跟这几个常数有关的，这个数很大。如果说宇宙处于这个状态，我们说宇宙处于暴涨期，如果说膨胀了60倍的Hubble时间的话，整个 宇宙就变成e的60次方的大小，是非常非常快的。如果宇宙假定经过这个暴涨期，我可以把宇宙人为地加大，这边是暴涨的图象，当然暴涨要结束，如果暴涨不结 束的话，宇宙膨胀得太快太快了！要知道刚才的取代宇宙学常数的能量密度是非常高的能量密度，要结束的暴涨的话，一个最简单的做法就是用一个标量，宇宙会暴 涨，假定暴涨60个e叠，到这边来了，啪一下子掉下来了，我们可以解了，它会在这里面振荡，振荡的过程中，标量场会把自己的能量释放出来，我们叫辐射。在 这个过程中，宇宙变得有温度了，因为相对来说，气体是有温度的，一个简单的标量场是没有温度的，宇宙这个时候实际上是加热了，由于历史的原因就一直的停在 这里了，所以这个过程是再加热的过程，再加热的过程使得暴涨结束，而且宇宙开始有物质了。当然，随着宇宙膨胀，相对论性物质越来越少，一直变成我们今天看 到的东西。

这是从暴涨宇宙到宇宙大爆炸的过程。经常有人问，你的暴涨是不是就是宇宙大爆炸？实际上现代词汇当中这件事是不同的，我们通常说的大爆炸就是热大爆炸，认为是一锅气体开始的，热大爆炸实际上从这里开始的。

这是标量场滚动到势能极小的时候，释放能量为物质，由于物质的能量密度越来越小，所以宇宙变得很大。这里这里有一个猫腻，势能必须是等于零。在暴涨 时期我们人为的把宇宙学常数调到零了，而不是理论上你可以得到它等于零，所以虽然暴涨一定意义上解释了宇宙为什么那么大，但是它最多只解释了一半，另外一 半是指你用人工调节势能了，当然这个势能也不能小于零，如果小于零的话，宇宙最终将大塌缩。

现在就说另一半，就是我们把刚才的势能调到零，如果是零或者说不是零，它跟Planck标度相比，几乎等于0。宇宙学常数就是极小的地方，相当于宇 宙学常数，和自然的能量密度之比差多少呢？差了120个量级，这个是我们一直苦恼的事情，怎么样解释这个事情，你要是在这张ppt上打出来，我估计可能刚 刚好要打满，打120个零的话，这件事情是非常非常难以理解的，我人工的把这些势能调为零。

目前是有一些回答的，暗能量为什么这么小？但是这些回答都不满意，我们看看一些回答。举例子，我刚才讲了，发现暗能量以后，每一个人在这里面工作的 人如获至宝，这个到底是不是宝贝还不知道，也许就是垃圾。我们看看第一个宝贝或者说第一个垃圾是什么？一种可能就是标量场的势能极小严格等于零，但是还会 出现另外一个标量场，另外一个标量场正在滚动，这个标量场我们叫精质标量场，这个势能还没有达到极小。但是，要解释非常小的暗能量，（暗能量是芝加哥大学 的M.Turner提出的概念，因为不是严格的宇宙学常数），需要很小很小的耦合常数。实际上这件事情并没有解决我们要解决的事情。

再看看第二袋垃圾是什么？是这个，修改的方程，引力大尺度上是需要修改的，我们看到不是爱因斯坦左手边是跟（曲率）有关吗？我们再加一项，与曲率成 反比。加上这一项以后你发现也不自然，因为谬要非常非常小，差不多是10的负33次方电子伏，一个电子伏就是一个电子通过一个伏特所得到的量。

另外一个是人择原理，是说我们今天看到的世界不是偶然的，是因为我们人必须要出现，人类出现，必须给一个很好的环境，人类出现我们才会有这样的问 题，没有人出现，就没有爱因斯坦，也没有今天这么多人来问这些问题，回答这些问题。既然是环境决定的，环境要适合你的生存，我们开始问这个问题，而且这个 环境要有很多种可能，只有一种的话也不行。有许许多多亚稳态“真空”（如10的500次方个这样的真空），实现不同的宇宙学常数，我们的宇宙学常数这么小 与人类的存在有关。

还有一个就跟我自己有关的全息原理，是讲，如果我的理论里面有引力，那么，这个理论一定是全息的，换句话说，如果这个系统有引力，可以在这个系统表 面找一块屏幕，屏幕上构造一个体系，描述整个内部发生的情况。所有含有引力的系统都满足全息原理，一旦用上了以后，我们可以猜测，猜测能量跟这一块区域大 小的关系有一个公式，这个公式怎么来的？我就不讲了。

可以猜测的公式是这样的，在这一块区域里面，有一个这样一个公式，这个公式是非常漂亮的！如果我取这个尺度是Hubble长度，一代进去，这边是提 供右手，如果这边非常像左手，当然是暗能量，因为c最大的可能就是量级是1，比如说1.5，这么大小的一个数是最可能的，这似乎能够解释暗能量跟我们现在 总能量是差不多大的。

所以，全息暗能量似乎一举解决了暗能量的两个问题：

1，C=O（1） 全息暗能量密度大约等于临界密度。
2，暗能量和暗物质差不多大。

解决第二个问题的同时，暗能量完全正比于物质密度，所以状态方程和物质一样，不能使得宇宙加速膨胀！所以，还是有矛盾的，后来我在04年说不能用 Hubble长度作为我们宇宙的大小，而是用另外一个东西，就是视界半径，把视界半径放进去，这个跟Hubble长度完全不一样。

这样就解决了加速膨胀的问题，当然我提出这个东西是不是另外一袋垃圾，也是不知道的，这个也是由数据决定的，很可能是另外一袋垃圾，但是看起来它对 我们想解决理论问题好像有很大的帮助，比前面垃圾的帮助要大一点。现在这个理论问题在刚才我提出的模型当中变成什么样的问题？其实我前面讲了，视界半径大 约等于Hubble半径，没有问题，因为Hubble半径很大，所以物质密度和暗能量密度都很小。我们看到要完全解决暗能量的两个问题，暴涨宇宙论还是不 可避免的。

我提出了第二个问题，可是我没有解释第二个问题是怎么来的？第一个问题怎么来的大家很清楚了；第二个问题，为什么你问？我刚才说了，为什么暗能量的 密度是73%这件事情很奇怪。这就是宇宙巧合问题，为什么存在所谓的巧合问题，是这样的。如果我们空间没有曲率，那么，这个方程，我可以把它解出来，他们 之间的关系的确是成反比的。我把现在我们看到的物质能量密度大概也是10的负120次方，是一样的，代进去正好告诉我，宇宙离今天大约是100亿年。

一下子我们就知道，现在要解释现代的宇宙年龄或者说地球的年龄，需要这么这么小的能量密度，非常非常之小，小到什么程度呢？相当在一个立方米有两三个质子的大小。为什么宇宙间没有曲率？只需要一个东西，就是暴涨论，暴涨论把这两个问题都解答了。

可是假定由于某种原因，人类在100亿年左右才出现。有没有其他的地外文明？也许他们早就出现了，但是我们不知道。我们就要问，人类要在100亿年 出现，宇宙膨胀到今天，可是暗能量的话，和临界密度今天一样大，但是过去是不一样大，因为暗能量几乎是一个常数，可是我刚才画出来的，这个物质的密度是跟 立方成反比的，所以在过去要大得多。所以过去比暗能量大很多很多倍，10的50次方倍。为什么这样？这是宇宙巧合问题。

这个图是说物质是随着时间变的，暗能量是随着时间（几乎）不变的。正好在今天它们才变得差不多大，为什么？为什么今天这么特别？

我们看看前面的垃圾对第二个问题是怎么回答的？

1，用一个标量场，里涉及一点猫腻，做跟踪机制，但是早期要做微调的。
2，修改广义相对论，和没有回答问题一一样。

人择原理可以解释巧合问题，如果达到这个量级，那个时候宇宙或者说暗能量提供的斥力太大了，恒星形成不了，那么，人类怎么会产生，这个是肯定的。首 先，你还不要说我们人类需要太阳能，我们从人类身体结构里面就可以看到，人类的身体当中存在很多重的元素，这些元素是通过恒星来合成的，比如说超新星爆 炸，比如说太阳系，太阳在我们的太阳系当中肯定不是第一颗恒星，之前肯定有其他的恒星爆炸了。

我们看看全息能量是怎么样解释的？我们把这个全息暗能量倒过去演化，演化到物质开始产生的时候，你会发现那个时候的物质实际上就是辐射，暗能量应当 是辐射密度的10的负52次方倍，假定今天跟物质密度差不多大一个量级，那个时候小很多，我们要解释为什么那个时候暗能量那么小？很简单，因为暴涨时期， 全息暗能量会稀释，稀释的方式就是这样的。e的负2Ht 。

我讲的差不多了，下面给大家看一些证据，我不敢肯定暗能量存在，但是我可以肯定，暗能量所提供的效应是绝对存在的！但是不是暗能量引起的，不知道！比如说宏观尺度上，宇宙理论上修改爱因斯坦理论，使其变成一个怪怪的理论，我也可以模拟暗能量。

实验：第一类就是98年的两个小组实验，发现宇宙加速膨胀的实验，第二类是微波背景辐射的涨落谱；第三个重子声学振荡（BAO）；第四类是X射线源的气体质量比重，第五类，Gamma射线爆。

看这个Hubble图，这是最早最早的一个Hubble图。这个上面的点很像很像，但是我们可以把它识别出来，像灯泡一样，比如说这个灯泡不是40 瓦，我可以识别出来，这就是校准的标准烛光，通过它的明暗度可以确定它离我多远。这是多普勒效应，大家都知道，多普勒效应和它实际离我们的距离，光度的距 离有复杂的关系，理论上可以给出来，但是实验上也可以给出来，然后我们把理论的东西拟合这些数据，确定这里面的参数。这个是超新星得到的证据，拟合的这条 线，今天的超新星，我正在跟学生讨论这个问题，给出来的参数非常非常怪。这些超新星给出来的大概是今天的物质。

当时最好的拟合，跟今天没有差太多，差了一点点，就是物质的密度占24%，这个是包括暗物质的。刚才最早给出来的是27%，暗物质加上可见物质，这些都是物质，物质占的比重是24%。

这边是画了另外一个图，这个图是这样的，这个圆圈是什么意思呢？如果这个数据纵轴是暗能量的比重，横轴是物质的比重。假定这两个数据落在第一个圆圈 里面，这里面的可置信度是很大的，就是一个sigma的范围，可信度68%。这些都是通过超新星画出来的。这条线是另外一条线，就是宇宙是平坦的一条线， 它跟他所交叉的就是在这里，就是在这边当然是最可信的，这是另外一种。这是讲的超新星的结果，是很老的结果，不必拿新的给大家看，因为这些是原始发现。你 有可能觉得跑到这里来的，咱们不管，因为当时的数据也不一定精确。

微波背景辐射是宇宙学大爆炸的重要支柱之一，这是60年代发现的，而且也获得诺贝尔奖了，微波背景辐射这件事情并不神秘，倘若你有条件把你们家周围 的无线信号都屏蔽掉，原则上你们家电视上可以看到很多很多微波背景辐射，并不离奇，电视里面一些杂音的话，也都包括微波背景辐射的。

可是微波背景辐射是满足爱因斯坦宇宙学原理的，这个跟我们看物质分布不一样，因为物质会成团，有太阳系和星系。微波背景辐射是非常均匀的。它的确存 在涨落，这个涨落就是我前面讲的暴涨宇宙论，暴涨时期产生的量子涨落，这个是非常非常长的故事，我不仔细讲了，就是实现一个标量场，那个量子场产生的一些 涨落被固定下来，通过一些很妙很妙的机制涨落成了经典涨落。我们通过观测、测量微波背景辐射的一些特性，可以反推过去的很多历史，包括很多的重要参数。这 个来测量，WMAP一年和三年的数据明确表明应该是暗能量，给出来整个物质的比重是29%，当然误差很大，是7%，可置信度68%。

这个是WMAP画出来的一个图，你可以看看。这个是叫WMAPext。

第三类的实验就是重子声学振荡，这是另外一个故事了，重子和光子的耦合导致声学振荡。宇宙还不透明的时候，光子跟重子是有耦合的，包括电子，这就导 致了声学振荡，那个时候，所有涨落都没有发展到非线性的区域，从而只依赖于宇宙学参数，非常干净的一个数字，振荡峰也会在星系谱中出现。这是一组大的实 验，包括望远镜，这些数据拿来可以看到星系分布里面的一些重子声学振荡的一些技巧，从这个图可以得出来，这是2006年Tegmark，一个很有名的科学 家，他们一组人当时得出暗能量占的份额是76%。

第四类实验是X射线源的气体质量比重，这里面有很多很多的气体，这些气体跟可见物质的分布是差不多大小的，所以说我们精确地测量它的丰度，我们可以 推测整个宇宙占的比重。这里又有一大堆的公式，这些公式咱们不管了。得到的结果是这样的，这个完全是气体的，有一些误差，即便是两个标准差范围内，它也不 是等于零的，这个实验是完全独立的。CMB更加独立，CMB是最好的，他们之间也有共同的区域，应该说暗能量的确是存在的。

最后我提一下Gamma射线爆，他们说Gamma爆是仅次于宇宙大爆炸的爆炸，它比超新星发出来的能量和功率要大很多很多倍，所以这样的天体爆发即 便很遥远我们也能够看到，我们现在能够看到遥远的Gamma爆都在非常非常远的。Gamma爆能否作为标准烛光目前还有争议，这个事情到现在还没有定论， 但是总是有一部分敢于吃螃蟹的，大胆地去做，假定是可以校准的，我可以发明自己的校准方法。这是最早的一个结果，这个最敢吃螃蟹的人。如果W0在-1里 面，他现在得到的结果是这样的结果，现在的结果也变了。但是基本上告诉我们暗能量是存在的！这个是完全单独的用Gamma爆，没有用其他任何的手段。

好，最后所谓最新的结果，Tegmark等人做的。

到结论了，“不论是理论还是实验上，暗能量将是未来的重大问题，还有很多工作要做。那我个人对动力学暗能量充满期待”。谢谢大家！