宇宙为何会膨胀？这让爱因斯坦非常“懊恼”！

大规模星系巡天研究暗能量

　　研究暗能量有多种手段，我本人的研究就是利用大规模的星系巡天。

　　上图是我们从望远镜里面拍摄的部分的星系，每个点代表一个星系。我们就是利用类似一种人口普查的方式，对星系进行统计研究，叫做成团性分析。

　　根据测量得到的结果，发现在某一个特殊的尺度上，星系的对数非常多，我们用天文学的标度叫做100兆秒差距的这么一个尺度上，有一个局部的突起在那里。

　　这个突起的位置非常重要，因为它来自早期宇宙的信息，反过来就可以推测宇宙的年龄、宇宙的膨胀速率、宇宙的组分等等信息。所以在宇宙学当中，我们把它叫做宇宙标准尺，也叫做重子声波振荡，是非常重要的一个物理工具。

　　这张图展示了另外一个非常重要的效应，叫做红移畸变，它对于我们来说是一个信号。

　　我们利用黑洞在空间中的三维分布，去测量宇宙的膨胀历史和结构增长历史，这些东西可以帮助我们研究暗能量。利用星系巡天我们可以提取三部分最重要的信息，对应三大科学目标：

　　第一个是重子声波振荡，它探索的是宇宙膨胀历史，对应暗能量的性质。

　　第二个是红移畸变，因为宇宙结构增长是由引力做主导的，所以它可以研究引力的性质。

　　第三个是小尺度成团性可以帮助我们测量中微子质量。因为中微子绝对质量在地球上是很难研究的，你只能探测不同代的中微子质量的相对绝对平方差，但是宇宙学里面你可以测量中微子绝对质量。因为如果中微子过多的话，中微子有很高的速度，它会使很多小的结构无法形成，这些研究也都是未来获得诺贝尔奖、邵逸夫奖的研究方向。

　　回到暗能量，我们与合作组一起，测量了宇宙膨胀速率和结构增长率，可以测量一个非常关键的宇宙学的参数----暗能量的状态方程。暗能量的所有性质体现在这么一个方程或者一个函数上：

　　横坐标是时间，纵坐标是状态方程：暗能量的压强和暗能量的密度之比。图中画了一条虚线，这是爱因斯坦在1917年预言的暗能量状态方程，是严格等于负1的。很多年来大家把爱因斯坦的这个模型称为标准宇宙暗能量模型，认为暗能量就是真空的能量，尽管有很多理论上的问题，但是大家也基本上广泛接受了。