我对宇宙的好奇，就像沙子想了解大海

诺贝尔物理学奖获得者亚当·里斯的采访本应于8月份在北京进行，当时里斯在抵达中国之前欣然同意了这位风起云涌的新闻记者的采访要求。然而，工作人员告诉记者，“李斯参观故宫后想吃烤鸭”，采访被搁置。最近，李斯再次来到中国参加在上海举行的世界顶尖科学家论坛，并接受了汹涌澎湃的记者采访。在不到半个世纪的时候，他用文学隐喻来讲述他天体物理学研究的初衷。

“童年时，每个人都仰望星空，觉得外面的世界是如此美丽，我也是。我对宇宙的好奇心就像沙滩上的一粒沙子，试图了解大海和另一边更广阔的世界。”

亚当·里斯是美国天体物理学家，目前在约翰·霍普金斯大学和太空望远镜科学研究所工作。2011年，当里斯42岁时，他与另外两位科学家分享了诺贝尔物理学奖，因为他们“通过观察遥远的超新星发现了宇宙加速膨胀的现象”。

20世纪90年代末，亚当·里斯和布莱恩·施密特领导的高速红移超新星搜索小组首次通过监测超新星Ia证明了宇宙正在加速膨胀。这一观察结果与当时普遍接受的理论相反，当时普遍认为宇宙的膨胀正在减缓。然而，通过探测地球上超新星的红移，他们发现这些诞生于数十亿年前的超新星正在加速远离地球。

同年，由劳伦斯柏克莱国家实验室的天体物理学家索尔·珀尔马特领导的超新星宇宙学项目也发现了这个结果。这两项研究结果最终证明了宇宙加速膨胀的理论。1998年，加速宇宙膨胀的发现被《科学》杂志列为“年度突破”。2011年，三位物理学家共同获得了诺贝尔物理学奖，以表彰他们的开创性工作。

暗能量是蛋糕中一个奇怪的配方。

生活中有一个有趣的现象:当救护车鸣笛从四面八方向你靠近时，你会听到警笛声更响，声音更高。当汽车从近到远行驶时，声音变轻，音调变低。物体辐射的波长由于波源和观察者的相对运动而改变，这就是“多普勒效应”。当波源向观察者移动时，波的接收频率变高，当波源远离观察者时，波的接收频率变低。这个理论是由奥地利物理学家和数学家克里斯琴·多普勒在1842年提出的。

不仅声音，所有的波动现象都有多普勒效应。当远处超新星的光频降低，红移发生时，它表明它正在远离地球，就像救护车呼啸着离开。天文学家因此可以通过监测超新星的“哨声”来检查天体之间的相对运动。里斯和其他物理学家通过观察基于多普勒效应的高红移超新星，得出了宇宙加速膨胀的结论。

里斯的高红移超新星搜索小组，利用哈勃太空望远镜，发现了人类所见过的最遥远的超新星，也就是人类能看到的最早的超新星。这意味着他的团队已经将100多亿光年追溯到大爆炸。一个重要的贡献是发现宇宙在早期减速和膨胀，这也导致最远的超新星看起来比最初计算的更亮。这个结果证实了暗能量-暗物质模型，并开启了天体物理学研究的新旅程，包括暗能量的存在。

“黑暗能量无处不在。事实上，我们所在的房间充满了暗能量。”然而，李斯说，暗能量本身非常微弱。房间里的每一个人、每一把椅子和每一张桌子之间都有万有引力，还有来自地面和空气的电磁力。在这些力量面前，暗能量“相形见绌”，人们根本感觉不到。

膨胀的宇宙学研究表明，宇宙的组成可能有大约68.3%的暗能量，4.9%的重子物质(即我们能看到的物质)，和26.8%的暗物质，即除了物质和能量，在我们的宇宙中还有暗物质和暗能量。这些暗物质和暗能量加起来占宇宙的95%。

“就像蛋糕配方一样，你会发现只有大约5%的所需材料是你知道的普通东西，其余的95%是一些奇怪的东西。”不仅是宇宙的组成，里斯认为5-95的比例可能符合人们对许多事物的理解。

像一个房间一样小，像一个星系一样大，暗能量无处不在，但却无法被感知和捕捉。目前，星系内部足够致密，引力足够强。包括恒星、行星和其他物质，都是由万有引力结合在一起的，这意味着暗能量永远无法撬开一个星系。

那么在哪里可以感受到暗能量呢？

“只有当我们进入深空并到达外层空间，直到物体之间的相互吸引变得比暗能量弱时，我们才能感觉到暗能量的存在。”里斯说暗能量存在于星系之间的空间。这些空间最大的特点是“空”。没有任何东西，无论是可见的行星还是不可见的力量，所以暗能量可以促进这些空间的扩散。

在绞尽脑汁之后，里斯找到了一个合适的类比。他说暗能量就像一种“影子力量”，就像人们在自动扶梯上行走一样。只要我们走得比自动扶梯快，我们就不会感受到这种力量。这就是物质如何克服暗能量的。但是如果我们什么都不做，那么我们将沿着自动扶梯走。同样，如果物质之间没有任何东西，那么黑暗能量的力量将被感受到。

里斯认为，人们对宇宙命运的理解实际上取决于人们如何理解暗能量的真正本质。现在，当人们看着地球以外的宇宙时，他们会看到来自周围星系的大量光。然而，暗能量一直在加速膨胀，物质和物质之间的空间也将增加。星系之间的距离将会越来越远，所以来自遥远星系的光对于人们来说将会太晚而看不到。最终，除了人类所在的室女座超星系团，所有其他星系团都将经历极大的红移并加速离开。探测它们将变得更加困难，遥远的宇宙将变得更加黑暗。

“如果这种情况持续下去，当我们展望未来地球以外的宇宙时，真的只会有黑暗。这是一件非常可悲的事情。”里斯说，尽管根据目前的理论，结果是非常悲惨的。然而，与看不到星星的天空相比，里斯开玩笑说，人们应该更担心太阳会在大约50亿年后“燃尽”。到那时，太阳将慢慢变成一颗红巨星，它的体积可能会增加到今天的十亿倍。然后，太阳会吞没地球。但好消息是，目前这些事情还很遥远。人们还没有完全理解暗能量，所以他们仍然可以保持盲目的乐观。

“我们不知道暗能量是否会使宇宙膨胀数十亿年，也不知道它是否会改变，是否会成为一种引力，将星系拉回到一起。如果是这样，我们可能会面临一个完全不同的未来。”

理解宇宙的共同目标，把所有的人联系在一起。

这次在上海是李斯第二次访问中国。除了紫禁城和烤鸭，李斯还被年轻的中国科学家留下了深刻的印象。

“虽然我还没有和中国进行任何具体的合作，但我发现这里的人非常非常聪明，对科学非常热情。”里斯说，他经常在预先打印好的网站arXiv上看到中国科学家的一些有趣的研究，里斯会给那些对交流感兴趣的作者发电子邮件。然而，在数据和理论解释方面的深入交流仍然需要面对面的交流，所以里斯建议年轻学者参加更多的学术会议，抓住面对面交流的机会。

对于进行过交流的中国年轻学者，李斯还表示，他们中的大多数人实际上在论文写作方面表现不佳，这在一定程度上与中国在现代科学方面起步较晚有关。

“美国科学已经发展了很长一段时间，并在世界上占据了主导地位。这意味着年轻的科学家从他们的科学生涯开始就可以从他们的前辈那里继承很多东西，包括学术和论文的规范和标准、思维方式、交流方式等等。但对中国来说，这些仍是新事物。”里斯说，在接下来的40到50年里，只要每一代科学家都能为下一代留下一些“科学遗产”，一个完整的科学界很快就会建立起来。在这件事上，先行者和后来者的继承和合作是非常重要的。这对于探索宇宙的全人类来说尤其如此。

太空任务是一件非常昂贵和复杂的事情，每个国家都需要尽可能地节约。如果每个国家都能充分发挥其特殊技能，那么处理这样一项艰巨的任务将变得非常简单。国际空间站永久人类住区开发和运营项目是自1990年代以来由包括美国、俄罗斯、日本、法国和德国在内的16个国家共同推动的国际合作项目。在里斯看来，一个国家也许能建造一艘宇宙飞船，但在电荷耦合器件芯片上，它可能需要另一个国家的帮助。因此，对于空间任务和天体物理学研究来说，深入的国际合作是非常自然的事情。

里斯说，在某种程度上，完成一项太空任务就像建造一个空间站一样。有一个总体设计，分为几个具体的部分，每个国家完成自己的使命。"最终，所有的科学家都朝着更深的探索和更大的目标前进."