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决定着宇宙终极命运!暗能量究竟是什么?至今无人知晓

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online_member 发表于 2019-8-19 20:05:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
大家好,本文是专栏《详解最令人着迷的十大宇宙问题》的第九篇内容。今天接着上一章节的暗物质,聊一聊更加匪夷所思的暗能量

在上一章节中,我们提到了当前最主流的标准宇宙模型。该模型指出,在宇宙中我们所熟知的普通物质只占据不到5%,剩下的是26.8%的暗物质和68.3%的暗能量。

虽然都姓“暗”,但是暗物质和暗能量存在天壤之别。具体的,暗物质表现为引力效应,维系着星系和星系团的结构;暗能量则表现为斥力效应,助力宇宙膨胀,决定着宇宙终极命运。接下来,就为大家好好扒一扒这位决定宇宙命运的家伙。

1.暗能量的发现

说起来,暗能量的发现还只是上个世纪九十年代末的事情,很多读者可能都比它老。1998年,两支独立的天文学小组通过分析遥远的Ia型超新星,得出一个惊人结论——宇宙不仅在膨胀,而且膨胀速度在加快。随后,这个惊人结论得到越来越多观测的支持。而当初作出重要贡献的三位科学家也因此荣获2011年诺贝尔物理学奖。

可是,宇宙为什么会加速膨胀呢?这与科学家原本对宇宙的认知是不相符的。为了对宇宙加速膨胀作出解释,科学家们不得不找人来背锅,于是提出暗能量的概念。所以,暗能量的“暗”,似乎还有点黑锅的意思。从此以后,暗能量成为了主导宇宙加速膨胀的幕后推手。尴尬的是,世界上根本就没有人知道暗能量究竟是什么。好吧,反正宇宙中就是存在这么一种神秘力量,不知元芳怎么看。

值得一提的是,宇宙加速膨胀并非唯一暗示着存在暗能量的现象。通过观测宇宙微波背景辐射,天文学家发现我们的宇宙近乎平坦,宇宙物质密度接近所谓的临界密度。这意味着宇宙中除了普通物质和暗物质之外,还存在大量额外之物。

2.暗能量与宇宙常数

其实,暗能量也并非完全虚无缥缈的存在。在广义相对论中,暗能量表现为著名的宇宙常数。这意味着暗能量的密度在空间中均匀分布,在时间上保持恒定,而这一切与目前的观测是相符的。

你可能不知道,宇宙常数还藏着一段有趣的故事。事情大概是这样的:

1917年,爱因斯坦在利用广义相对论方程研究宇宙时,发现宇宙似乎是动态的。要知道,当时人类认为银河系就是宇宙的全部,而且静态宇宙的观念深入人心,即便是质疑精神爆表的爱因斯坦也对此深信不疑。为了让宇宙保持静态,爱因斯坦在广义相对论方程中增加了一个常数项,即所谓的宇宙常数。

然而,到了上个世纪20年代末,著名天文学家埃德温·哈勃通过观测取得重大发现——银河系之外还有大量星系,而且在大尺度上星系间正不断相互远离,这意味着宇宙在膨胀。在坚实的观测事实面前,爱因斯坦不得不承认宇宙是动态的,然后默默地把宇宙常数从广义相对论方程中删除,并宣称提出宇宙常数是自己一辈子最大的错误。

没想到,数十年后暗能量的出现让宇宙常数死灰复燃,不知爱因斯坦泉下有知作何感想。在宇宙面前,人类就是无知的孩子,连爱因斯坦这样的大神也被耍得团团转。


本文选自:今日头条
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