當然,這并不是故事的結束。當我們把目光擴展到包含超過四維時空的模型時,真正激動人心的時刻才正式開始。在這里,我們不妨再利用蟲子世界的類比,來幫助理解這些模型的基本想法。首先,我們先將現實中的(四維)宇宙想象成一個無限大的時空平面,就像第3章所描述的那樣。我們自己、所有常規(guī)物質粒子、力的傳播介質(除了引力子)以及暗物質粒子,都被束縛在這個平面上,因此在某種意義上這就是我們眼中全部的世界。但事實并非如此。這個平面——被稱為“膜”(brane)——是嵌入在一個更高維的宇宙中的。在這個高維宇宙中,只有引力子可以離開膜進入更高的維度,而其他組分都被限制在膜上。

這種限制的機理可以由弦論給出。在弦論中,粒子并不是空間中的點,而是一些微小的弦震動。這些弦的兩端都被固定在膜上,因此根本無法脫離膜而進入其他維度。在這些理論中,引力子也由一種弦描述,但這種弦會形成一個微小的閉合環(huán)路。由于封閉的環(huán)是沒有盡頭的,因此引力子也不會受到束縛,可以自由地在膜內或脫離膜運動。這些額外的自由度會有效地削弱引力的效果。為了理解這一點,我們可以想象一個可調強度的噴頭。將噴頭調整到一個出水口出水的位置(也就是一維),我們會感受到較強的水流;而將噴頭調節(jié)到花灑的位置(也就是二維),水流強度會相對溫柔得多。與此相似,能供引力子自由發(fā)揮的維度越多,我們感受到的引力效果就越弱。

在一種膜宇宙的模型中,引力子從膜上游離到膜外空間的過程,會造成膜的扭曲(一種正曲率變化),其效果非常類似于宇宙常數的作用。而根據另一類模型,高維宇宙中存在不止一個膜(從某種角度講,即多個像我們所屬世界一樣的子宇宙)。在這類理論中,大爆炸是由我們所屬的子宇宙和另一平行子宇宙之間的碰撞所誘導的。碰撞之后,兩個膜將相互遠離,但在達到一定距離后會重新靠近并再次發(fā)生碰撞,如此周而復始,不斷重復著這個“碰撞—遠離—靠近—再碰撞”的過程。每當兩個膜彼此靠近時,膜上的時空就開始加速膨脹。因此,超新星的數據有可能暗示我們的宇宙正在準備進行下一次碰撞。

當然,這些理論的發(fā)展和完善并不像想象的那么容易。為了符合對現今宇宙的觀測結果,特別是對太陽系內引力的測量,膜理論必須找到控制引力子向膜外游離的機理。同時,膜理論也經常會遇到這樣或那樣的難題。幽靈粒子(ghost particle)就是其中一個例子。幽靈粒子是指理論中的一些不穩(wěn)定度,而它的存在將直接導致負概率的出現,也因此成為不討人喜歡的概念。事實上,幽靈粒子的出現,標志現有的理論中仍然存在著問題。我們還有許多工作要完成。

這就是暗能量模型的發(fā)展現狀。很明顯,理論物理學家用他們喜歡的方式,從各個不同的角度,提出了許多備選模型。這些花樣繁多的模型充滿了想象力,也都曾被寄予厚望。對暗能量的解釋依然是一個吸引著大批青年物理學家、且充滿挑戰(zhàn)的領域。最終的答案也許是現存理論中的一個,也有可能依然隱藏在撲朔迷離的宇宙中。

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