想象一下，你坐在刚刚爆炸的烟花中间。在第一次光和热的闪光之后，火花飞向四面八方，一些汇集成炽热的细丝，另一些则迅速消失在冰冷的灰烬中。过了一会儿，剩下的就只有烟了——如果你愿意的话，这是烟花大爆炸的回声。
现在把烟火想象成宇宙，科学家们认为宇宙起源于类似的爆炸。烟花的膨胀是由化学反应推动的，而宇宙的膨胀来自真空本身的能量。从我们所处的位置来看，宇宙似乎在向各个方向膨胀，每时每刻都在加速膨胀。
今年春天，科学家们宣布烟花有问题。自从暗能量——加速宇宙烟火表演的神秘力量——被发现以来，宇宙学家第一次认为我们可能正处于新事物的尖端。两个著名的暗能量调查试图测量这种力量的本质，发现暗能量似乎随着时间的推移而减弱的证据。
西班牙巴塞罗那大学宇宙科学研究所的理论宇宙学家、报告这一奇怪现象的合作小组成员利西亚·韦德说:“如果这是真的，那将是一件大事。”“但像往常一样，非凡的主张需要非凡的证据。”
暗能量被认为是宇宙中一种恒定的力量，就像时间的前进一样不变和可靠。如果新的结果是正确的，那么它终究是可以改变的。“这非常重要，”普林斯顿大学(Princeton University)的宇宙学家保罗·j·斯坦哈特(Paul J. Steinhardt)说，他没有参与这些数据的研究，并补充说，只有在结果经得起推考的情况下，这才是真的。“但现在还为时尚早。”
这一消息是基于两项暗能量研究的结合，即暗能量调查(DES)和暗能量光谱仪器(DESI)，以及第三组预先存在的数据。DES测量遥远的超新星，DESI实验测量早期宇宙的星系和声波。第三个组成部分测量宇宙微波背景(CMB)——宇宙烟花的烟圈。
DES在2月份发表了新的发现，DESI在4月份发表了新的结果。DESI的数据生成了一张详细的宇宙三维地图。它表明，如果暗能量的作用在宇宙时间内不变，那么星系的分散程度似乎比它们应有的程度要小。
DESI望远镜位于亚利桑那州的基特峰，测量了数百万个星系在120亿到20亿年前的位置。天文学家将这些观测到的星系位置与基于暗能量预测的星系位置进行了比较，发现缺乏预期的扩散。
当宇宙学家将DESI星系、DES的超新星和宇宙微波背景结合起来时，更大的惊喜出现了。现实的地图开始偏离理论。
从那以后，理论学家们一直在议论纷纷:如果结果是真的，那么宇宙学的一个基本假设就是不正确的。科学家们可能不得不抛弃人们普遍持有的观点，即暗能量是“宇宙常数”——宇宙的静态元素。
约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的宇宙学家亚当·g·里斯(Adam G. Riess)说，“如果宇宙常数是错的，那么所有的赌注都是对的。”他因发现暗能量而获得2011年诺贝尔物理学奖，但他没有参与这项新研究。
为了理解问题所在，我们必须回到阿尔伯特·爱因斯坦。当他提出广义相对论时，他假设宇宙是均匀分布和静止的。这个想法在1917年是大胆的，当时我们甚至不知道还有其他星系，证据表明恒星并不是均匀分布的。但在爱因斯坦的方程中，引力和均匀性不能共存。重力导致不稳定。如果重力在弯曲的宇宙中占主导地位，那么宇宙中的一切都应该聚集成一个大团——但事实并非如此。爱因斯坦假设一定有某种宇宙力抵消重力，他称之为“宇宙常数”，并用希腊字母Lambda来描述。然而，在1929年，埃德温·哈勃证明了宇宙不是静止的，而是膨胀的，因此爱因斯坦放弃了这种恒定的反作用力，称其为“最大的错误”。
1998年，里斯、加州大学伯克利分校的宇宙学家索尔·珀尔马特和澳大利亚国立大学的布莱恩·p·施密特首次证明了爱因斯坦是正确的。研究人员发现，在宇宙年轻时爆炸的超新星比预期的要暗淡，这意味着宇宙正在以更快的速度向外膨胀，可能是由于一种无处不在、不变的力量。宇宙常数复活了。科学家们认为，这个常数背后的力量一定来自真空中存在的能量，他们称之为真空能量或暗能量。在这种观点中，随着宇宙的膨胀，不断扩大的真空的每一个新部分都伴随着它自己的真空能量，所以暗能量的总量在增长，导致宇宙膨胀继续加速。(暗能量仍然是一个常数，因为尽管它的总量随着宇宙的增长而增加，但每个空间的能量——能量密度——是恒定的。)更重要的是，暗能量的恒定值是在大爆炸时设定的，然后就再也没有减少过。砰，砰:宇宙中所有地方都同时拥有相同的内在能量。
自20世纪90年代末以来的所有观测似乎都证实了这一设想。Lambda现在是宇宙学标准模型的核心，它将暗能量与大量不可见的“冷暗物质”(CDM)的引力结合起来，称为Lambda-CDM。这个标准模型认为，大约68%的宇宙是由暗能量组成的，另外27%是暗物质，剩下的5%是我们能看到和测量到的一切:星系、恒星、鲸鱼、我们自己。像DESI这样的调查旨在足够精确地测量暗能量，以了解它的怪癖。
然而，并不是每个人都对Lambda-CDM模型感到满意。“这似乎是一组非常奇特的事情，”斯坦哈特说。“它唯一的优点是它是用一个数字来描述的。但这并不意味着你应该相信它。如果事实证明暗能量是时变的，那就开辟了很多可能性。”
自从DESI的结果和合并后的三维地图都在4月份下降以来，理论家们就越来越忙了。到目前为止，还没有一个单一的理论可以用其他非恒定的宇宙力取代Lambda。甚至在新的结果出现之前，一些宇宙学家就倾向于选择恒定暗能量的替代方案，部分原因是这个想法太奇怪了——其他已知的力不是恒定的，而是随着时间、压力和其他因素而变化——部分原因是当把Lambda插入其他物理理论时，它是荒谬的。“在量子理论中，如果你计算真空空间的能量，你不会得到一个合理的答案。芝加哥大学的宇宙学家约书亚·a·弗里德曼(Joshua a . friedman)说，他是DES的联合创始人之一，研究这个问题，但没有参与DESI的新结果。“这就是人们寻找替代品的原因之一:我们不明白为什么它会有这样的价值。”
理论学家有几种关于新型暗能量的想法，其中大多数涉及一种流体状的能量场，让人想起赋予普通粒子质量的希格斯场。提出的暗能量场通常被称为“精华”，以古代首次设想的经典第五元素命名。这种能量场，也称为标量场，有几种方式可以起作用。它会产生和我们现在看到的结果一样的结果——星系彼此分开，在一块明显正在膨胀的空白画布上观察它们——但不同的是，宇宙力是暂时的，而不是永恒不变的。
一些理论学家青睐精华，因为他们已经研究了一个潜在的早期版本的标量场，称为宇宙膨胀。这个磁场会在大爆炸后立即影响宇宙，使其呈指数级膨胀，然后最终平静下来，继续以较慢的速度加速。根据里斯的说法，现代暗能量背后的标量场就像“暴胀生命”。在宇宙的物理空间中有能量的地方，宇宙就会加速。暗能量场将异常微弱，大约比希格斯场轻30个数量级。它会像通货膨胀一样是暂时的。
1995年，弗里曼和他的合作者首次提出了一个流行的版本，称为“融化”或“缓慢滚动”的暗能量。圆周研究所的理论宇宙学家杰西·缪尔说，在某种程度上，它对宇宙的影响与宇宙常数相似。她说:“它的行为就像真空有一些内在的能量密度，但因为它在后来的宇宙中发生了变化，所以在后来的时间里你可能会得到一些偏差。”
想象一个球从山的一边滚到一个浅的u形山谷。如果没有摩擦力，球就会在另一边向上滚动，然后再向下滚动，来回摆动。Muir说，球代表了场的势能，它描述了与宇宙密度或膨胀相关的场移动的容易程度。这也是理解希格斯场的一种方法。物理学家认为，希格斯场在达到当前状态之前，在宇宙早期经历了一些变化。一个类似但更重的场可能推动了宇宙膨胀。弗里德曼说，如果暗能量以同样的方式工作，那就有先例了。
“在我们所知道的(暴胀)唯一一个加速的例子中，我们知道它不是暗能量，而是常数。这是另一回事，”他说。“我一直觉得，我们需要对推动当前宇宙加速膨胀的因素保持开放的心态。”在弗里德曼的理论版本中，你把球放在宇宙开始时山的一边。球一开始会被卡住，因为宇宙密度太大，它无法快速滚动。随着宇宙的膨胀和物质的稀释，球开始滚动。这被称为“解冻”暗能量模型，因为球解冻并开始移动。弗里德曼说:“这就像暗能量一样，但暗能量对宇宙膨胀的影响与它完全恒定时不同。”“它看起来就像DESI和暗能量调查以及CMB数据最近的结果所暗示的那样。”
理论学家也在测试诸如“大弹跳”这样的观点，一个循环宇宙，在这个宇宙中，大爆炸一次又一次地发生，以及广义相对论的变体，在其他可能性中，引力在非常早期的宇宙中或在不同的尺度上表现不同。
大量的科学论文被上传到预印本服务器arXiv.org上，宇宙学家们在这里分享想法和前进的道路。从关于中微子粒子质量的争论到关于比较数据的最佳统计方法的讨论，一切都摆在桌面上。劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的宇宙学家、DESI项目的发言人纳塔莉·帕朗克-德拉布鲁维尔(Nathalie Palanque-Delabrouille)说:“我不会说，到目前为止，似乎有一个特定的模型占据了主导地位。”“有太多的假设，许多模型都可以匹配数据。这就是为什么坚持下去很重要。”
即将到来的新一代天文台将揭示暗能量或其他任何推动宇宙膨胀的力量。由欧洲航天局(European space Agency)运营的欧几里得太空望远镜(Euclid space telescope)于去年发射升空，它将一直工作到2030年，绘制出一张覆盖近三分之一天空的地图，绘制暗物质和暗能量。美国宇航局未来的南希·格蕾丝·罗马太空望远镜将测量超过10亿个星系，研究暗能量随时间的变化。DESI的调查将持续到2026年。
为了让Lambda下降，宇宙学家需要一个5西格玛的置信度水平，这意味着大约百万分之一的机会，这些发现是错误或随机机会的结果。到目前为止，来自普朗克卫星的DESI, DES和宇宙微波背景结果显示出3西格玛的概率，即偶然发生某事的概率约为0.3%。虽然这听起来像是强有力的证据，但三西格玛的结果在仔细审查下可能会失败，因此五西格玛的发现对于真正的发现是必要的。DESI仍在继续它的工作，但该团队已经有一年的银河系数据需要检查，Verde说她的同事们都在强烈要求这样做。“我一直工作到双手着火，”她说。
Muir也研究广义相对论和不同尺度的引力测试，他说，宇宙的现状将提供最好的线索。如果暗能量是一种像quintessence一样的流体状能量场，那么模型将预测宇宙如何随着时间的推移而膨胀和宇宙结构如何聚集在一起之间的某种关系。她说，宇宙学家可以寻找膨胀和增长之间的相关性，比如星系团的形成，以理解广义相对论之外的精髓和引力。
即使是正在进行DESI分析的Verde，也对Lambda-CDM是否会被推翻持怀疑态度。她说:“我真的很保守，但我个人是否愿意基于这一点把持续的暗能量扔出窗外——还没有。”“现在我们需要继续关注它，更好地理解它。”
里斯说，许多宇宙学家都在密切关注拉姆达，但还没有为它讴歌。斯坦哈特认为，系统错误可能在新发现中发挥了作用，尤其是当三种不同类型的数据结合起来得出一个全面的结论时。他说:“每个人都在尽力做到最好，但你应该对此持保留态度。”
如果拉姆达还活着，在某种程度上，这将是一个非常无聊的结果，也是一个哲学上的挑战。宇宙的未来将是寒冷、空虚、遥远和安静的。膨胀将永远加速，直到原子本身被拉伸得如此之薄，以至于它们的中心无法支撑，它们就会分崩离析。
但弗里曼说，也许未来比这更光明。“来自DESI和DES的这些暗示告诉我们要继续前进，”他补充道。
