请问暗能量存在的证据是不是只有宇宙加速膨胀？而宇宙加速 ...

梅雪千舟肚

请问暗能量存在的证据是不是只有宇宙加速膨胀？而宇宙加速 ...

心醉的斜阳呈

不是。有很多可以互相印证的，相对独立（当然彼此关联）且自洽的观测结果暗示暗能量存在。粗略说：
0. 除了提到的超新星标定的标准烛光+各种距离解体推断的距离红移关系之外；

• 以重子声学振荡（BAO）尺度为标准尺子[1]对宇宙膨胀率历史进行的测量，直接测定不同时代膨胀率的历史演化，肯定宇宙加速膨胀的存在，暗示暗能量的存在。
  
• 对宇宙中物质密度分布谱（以傅里叶空间的波数k标示自变量）的峰位置等测量，暗示暗能量的存在。这是暗能量在宇宙结构形成上的间接影响。如果没有暗能量，只考虑暗物质，计算得到的物质涨落功率谱开始掉头向下的尺度（turnover scale，即峰位置）的k值与观测结果不符。
  
• 对宇宙微波背景辐射声学峰等的精密观测也是暗能量存在的强烈证据（误差极小，几乎100%肯定物质+暗物质的含量用来解释观测到宇宙能量密度组分严重不足）
  
• 还有诸如宇宙结构成长率，引力透镜的银河形变统计等测量交叉验证，暗示暗能量存在（see more in ：Observational Probes of Cosmic Acceleration[2]）
  

<hr/>0.和1. 大略是”几何学测量”，即采用某种“尺子”“标准光源”去标示距离直接推断宇宙膨胀率。
2.和3. 大致是”动力学/相互作用测量“，因为宇宙的密度涨落和大尺度结构形成大体是一种动力学和相互作用的过程。4更像一种综合性测量+数据分析参数间接推断。
这些测量法相互印证/暗示暗能量存在：
所有这些，指向近宇宙学常数暗能量  -冷暗物质CDM的标准宇宙模型的正确性[3] ：空间近似平坦，在物质/能量密度意义上，物质和暗物质约占宇宙的30%，暗能量约占宇宙的70%。
<hr/>更多可以参考之前的回答里
宇宙学的核心内容有什么？里提到的这本教科书：
Modern Cosmology[4]
具体的大概没有时间一一展开；展开叙述也未必有效——真正理解需要方程、计算和图表。看看有没有空酌情补充一些材料。
<hr/>已更新：由补充的图片也可看出，即使20多年前，暗能量存在的线索也已足够强，以至于不得不作为冷暗物质模型之外的补充并行加以考虑。而从20年前的世纪之交到现在，随着大规模巡天观测密集开展导致的精密宇宙学观测的进展，科学界逐渐摈弃了不考虑暗能量的冷暗物质模型（sCDM)，确定了含暗能量的 -CDM标准模型。这一切都有严格的互相印证的计算和数据分析作为依托，不是空凭简单想象可以随意颠覆的。
大部分图片材料依托于Modern Cosmology，笔记基于2003年版，但大部分讨论仍然有效。
Credit of figures: Scott Dodelson (2003E) or Scott Dodelson & Fabian Schmidt (2020E).
（为什么只能4图？不能方便图片排序？）




图1: 第0.点的补充。标准烛光Type Ia超新星的观测数据，与30%物质（Ωm=0.3），70%暗能量的实线的拟合近乎完美。



图2：第2.点 的补充。暗物质含量Ωm（同理暗能量含量1-Ωm）决定密度功率谱的翻转/峰值尺度，不含暗能量的宇宙学模型与观测不符。



图3: 第3.点的补充。改变或除去暗能量含量（约70%），将改变CMB的声学峰，这与观测（很接近图中的黑粗线）不符。改变物质含量Ωm也某种意义上等效于改变暗能量含量（取决于你如何固定宇宙学参数，图4同理）——我们已知今天的宇宙近乎平坦，辐射的总量也几乎可以忽略，固暗能量和物质合起来约占100%。



图4: 第3. 点的补充。改变冷暗物质含量Ωc，将对精确测定的CMB声学峰（图中打叉的数据点，误差小至几不可见）进行改变。上半不全的是改变普通重子物质Ωb的影响，两者和为宇宙中的总物质占比Ωm；剩余即暗能量占比1-Ωm（对比图3）。要点：这些声学峰都有精确测量，导致前述参数得到了精确测定。

<hr/>最后为了对问题回应的严谨性，感觉还需要做一个释义。
宇宙加速膨胀最简单和广泛接受的解释是存在暗能量。不否认可能有其他解释，比如修正引力存在。但某种意义上二者想阐述的问题是等效的，必须阐述和解释的观测现象，如上提到的0-4项是一样的。
因此统一以“解释为暗能量的宇宙加速膨胀现象“作答。
至于暗能量是什么能量，物理本质是什么，就像早期宇宙暴胀的本质一样，这个世界上还没有人能给出定论。

我们把这个留作为未来物理诺贝尔奖得主的家庭作业。
Making this connection is left as a homework problem for a future Nobel laureate.

-Scott Dodelson, from Modern Cosmolgy
扩展阅读：
暗能量如今真的已经被证明真实存在吗？