空间是一种粘性流体吗？

导语：本周引起关注的一篇 2025 年末预印本论文

粘性类比：该模型的实际内容

Khan 的提议借鉴了固体物理学和流体动力学的比喻，并将其引入相对论宇宙学中。空间被视为具有均匀张力的弹性三-膜（three-brane）；该膜的微小压缩和稀疏被描述为标量场，其作用类似于晶体中的声子（phonons）。当这些声子相互作用并耗散时，集体响应可以被编码为真空的体粘滞系数（bulk viscosity）——这是一种幽灵般的、阻碍膨胀的宇宙学拖曳力，就像蜂蜜阻碍倾倒一样。在该模型中，这种体粘滞是瞬态的：它在特定的哈勃尺度附近变得重要，然后衰减，在极早期和极晚期表现出接近宇宙学常数的渐近行为。

提议缘由：DESI 与标准模型之间的张力

这种唯象学研究的动力源于经验。 暗能量光谱仪（DESI）协作组发布了其第一年数据的精密重子声波振荡（BAO）测量结果，当与其他探测手段相结合时，这些结果表明宇宙更倾向于一种偏离恒定宇宙学常数的暗能量演化史。简单来说：在中等红移处的某些距离和膨胀测量结果，与根据宇宙微波背景得出的经典 ΛCDM 拟合所预测的膨胀历史略有不同。Khan 的粘性模型产生了一个随红移变化的有效状态方程 w_eff(z)，它可以模拟 DESI 分析中在与这些 BAO 观测点最相关的红移范围内所青睐的行为。这就是该论文试图阐明的主核心主张。

数学如何映射到物理直觉

在技术层面，论文构建了膜和声子场的有效作用量，并推导出了一个包含弹性（体模量）和耗散（体粘滞）部分的能动张量。粘性压力作为一项额外的、与哈勃速率乘以粘滞系数成正比的负压力项进入宇宙演化；作者使用麦克斯韦型粘弹性定律来模拟弛豫过程，因此粘性响应具有一个与膨胀速率挂钩的特征时间尺度。通过一组精简的无量纲参数，该模型可以产生暂时的“幻影”式下探（w_eff < -1），然后在后期向 w ≈ -1 弛豫，这正是该唯象模型追踪 DESI 驱动的参数化趋势的方式。论文明确说明了哪些是假设，以及哪些地方使用了唯象学而非第一性原理的微观物理学。

论文的正确之处以及需要谨慎的地方

既有令人兴奋的理由，也有需要谨慎的理由。从积极的一面来看，这项工作的价值在于它建立了一个从物理假设到观测量的具体、可证伪的映射：改变声子声速、弛豫时间尺度或膜张力，预测的 w_eff(z) 和距离测量值就会以可计算的方式发生偏移。这使得该提议可以通过额外的 BAO、超新星和透镜数据进行检验。从谨慎的一面来看，该论文目前还是一篇预印本，尚未经过同行评审；其微观物理基础——即空间为什么应该表现得像具有所需声子谱的膜，以及为什么在建议的尺度上会发生粘滞耗散——并不是从既有的高能理论中推导出来的，而是通过唯象模拟得到的。作者本人也将这项工作定位为一项可能性研究，旨在激发更详细的微观物理研究和观测检验。

该观点在其他替代方案中的地位

物理学家长期以来一直在考虑这样一种可能性：暗能量不是纯粹的宇宙学常数，而是新场、修正引力、相变或相互作用暗部门的涌现效应。这种粘性/弹性图景的独特之处在于它使用了集体的、几何层面的自由度和耗散动力学，而不是增加一个新的、最小耦合的标量场或引入一种新的粒子种类。此前的一些研究已将真空能量重新解释为几何张力或弹性响应；Khan 的论文建立在这些文献的基础上，并增加了一个与声子激发相关的明确耗散通道。这种方法究竟是一种真正的新机制，还是用不同语言对现有思想的重新表述，将是未来评论者和评审员探究的焦点。

将如何进行测试

该模型的优势也是其脆弱之处：因为它为 w_eff(z) 产生了一种独特的红移依赖性，所以可以直接用当前和未来的数据集进行验证。DESI 将继续发布更多 BAO 和红移空间畸变结果；欧洲航天局的 Euclid 任务和更多的 Ia 型超新星汇编将加强对膨胀历史和结构生长的约束，提供区分粘性瞬态与系统误差或其他动力学暗能量模型所需的杠杆。预印本指出了未来分析可以排除或确认的具体参数区域，这正是健康的科学提议应有的结构。最终决定这一观点能否存续的是观测结果的闭环，而非比喻上的吸引力。

学术背景与可重复性

这篇 arXiv 手稿明确说明了方法，并提供了其他研究人员可以重现和测试的方程及假设（ansätze）。它引用了 DESI 的约束条件，并将其参数扫描置于观测青睐的 Chevallier–Polarski–Linder 参数化背景下。作者还承认使用了生成式语言模型来润色手稿的部分段落；这种透明度提醒人们，现代预印本正越来越多地将人类计算与算法编辑结合起来。独立小组现在将能够把该模型插入玻尔兹曼求解器和马尔可夫链蒙特卡罗流水线中，以检查在不同的先验条件和联合数据集下，所声称的数据拟合是否成立。

如果成立，这将意味着什么

如果这种粘性空间图景经受住了审查和独立确认，它将意味着对暗能量的彻底重新定义：后期的加速膨胀不再是一个难以捉摸的自然常数，而是空间几何的弹性和耗散特性的宏观结果。这将把宇宙学以一种具体的方式与凝聚态物理的直觉联系起来，并可能为将宇宙学嵌入微观理论开辟新的理论途径。然而，就目前而言，该模型的主要贡献是启发性的：它将一种松散的经验张力转化为一个表述清晰、可测试的替代方案。

来源

• arXiv (预印本: "Spatial Phonons: A Phenomenological Viscous Dark Energy Model for DESI", M. G. Khuwajah Khan, arXiv:2512.00056).
• DESI Collaboration (DESI 2024 VI: Cosmological constraints from the measurements of baryon acoustic oscillations, arXiv:2404.03002).