宇宙为何会膨胀？这让爱因斯坦非常“懊恼”！

　　当这彭齐亚斯和威尔逊发现了这个噪声之后，他们马上联想到Peebles的这个工作，于是他们赶紧跑过去跟普林斯顿的科学家包括Peebles一起讨论，看看是不是预言的信号被我们发现了，最后，1978年彭齐亚斯和威尔逊获得了诺贝尔奖。

　　光子在宇宙大爆炸38万年之后变得自由，然后飞向我们，之后的宇宙就变的丰富多彩，在宇宙里存在暗物质。什么是暗物质呢？中午各位吃饭的时候可能吃了很多暗物质，它是物质，但是跟你没有相互作用，但正是这些暗物质的存在，使得我们的宇宙里面的结构可以形成。

　　我们通过数字模拟得到的宇宙形成演化。右图为数字模拟，已经和我们今天观测到的星系非常接近了，有各式各样形态的星系，椭圆星系、漩涡星系等等。因此，暗物质理论能够很好的满足今天的观测。

宇宙为什么会加速膨胀

　　接下来就是我的研究领域，也是我们如今未知最困惑的一个方面，就是宇宙的膨胀或者宇宙的加速膨胀。

　　说起这个问题还要从从一位“牛人”说起，就是牛顿，牛顿与苹果的故事可能大家都非常熟悉了，一个苹果砸到了智慧的大脑，于是牛顿发现了万有引力定律。他发现任何两体之间的互相吸引，但是却没告诉我们为什么，他只是发现了这个现象。

　　20世纪初，爱因斯坦建立了一个非常时髦的理论：相对论，当年没有几个人能理解。当爱因斯坦面对同样现象的时候，却陷入了深深的思考，他给出了一个完全不同的解释，为什么两体之间能够互相吸引呢？爱因斯坦认为是因为物质的存在会导致周围时空的扭曲，物质告诉时空怎么扭曲，时空反过来告诉物质怎么去运动。

　　爱因斯坦得到相对论之后，他迫不及待的把它运用到宇宙的研究，当时他发现有两个可能的解，一种情况就是宇宙要收缩，另外就是宇宙要膨胀。

　　这两个解爱因斯坦都非常不满意，因为没有人希望我们有一天坍缩到起点，或者膨胀的四分五裂。于是爱因斯坦在想，我怎么样让宇宙保持稳态，不膨胀也不收缩呢？

图注：大家看著名的爱因斯坦方程被印到火车上，说明它当时是多么的时尚多么的流行

　　对方程我们不去深究，它的意思就是时空曲率等于物质分布。物质分布可能有吸引的作用，你可以想象一个收缩的时空比较容易理解，因为物质之间有吸引作用，爱因斯坦认为宇宙不可能膨胀，所以就把膨胀这个解给排除掉了。于是他想如果宇宙是收缩的可能我还有办法，收缩是因为万有引力，我为什么不引入万有斥力让它不收缩呢？在1917年爱因斯坦创造性的在他的方程后边加入了一项，宇宙学常数，也就是最早的暗能量模型。

　　得到这个方程之后，爱因斯坦非常兴奋：我的宇宙终于完美的平静下来，而且我的广义相对论终于可以被完美的运用到宇宙上了。

　　但是时间没过多久，1929年，英国的科学家哈勃发现宇宙根本不是静态的，宇宙是在膨胀的，而且离我们越远，它的膨胀速率越快，是一个正比关系，今天的宇宙还在不停的膨胀，跟距离成正比。

　　你可以想象爱因斯坦得知这个消息的时候是什么表情，他说了一句话，翻译成中文就是“引入宇宙学常数是我一生犯的最大错误”，并且没有之一，非常懊悔。

　　但是故事并没有结束，1998年三位科学家利用超新星的研究发现：宇宙不仅在膨胀，而且还加速膨胀，大家想象一下当年爱因斯坦引入宇宙学常是为什么？是为了让宇宙不膨胀，他认为宇宙是收缩的，加入这个常数之后宇宙可以不膨胀。可是宇宙本来就是膨胀的，加入万有斥力之后是不是膨胀的更快？所以爱因斯坦完全是从错误的出发点得出了正确的结论。

　　这就是为什么你看98年的《Science》的杂志封面爱因斯坦的表情非常的复杂，很惊喜也很懊悔，科学也许就是这样。

　　加速膨胀研究在1998年就被列为十大科技进展之首。根据权威的一个国际机构暗能量特别工作组的报告介绍，认为暗能量的存在，说明我们今天对基本粒子或者引力理论的理解或者不正确，或者不完备，总之需要一场基础物理的革命。

　　当然这是一个重大的机遇，我们今天生活在精确宇宙学的时代，我们有非常高质量的数据，可以从里面提取暗能量的信息，暗能量的方向也是美国十年规划最高优先级的研究方向，也是我们国家十三五重点突破的基础前沿领域之首。