打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
【五篇】暗能量不“暗”,研究暗能量或许能够解释宇宙的起源与终结

       

       前面我们说了暗物质,今天来说说暗能量。暗能量是什么,有的朋友可能会说,就算我们的天文观测已经证实了我们的宇宙中除了看得见的天体之外还有其他的暗物质,你又怎么能够知道暗物质有多少呢?更加奇怪的是暗能量又是从哪里冒出来的呢?这确实是有趣的问题,大家可以想一下我们平时是如何得到各种物质材料的质量比的,你也许用的是是天平或者秤,可是普朗克卫星又不能够吧天体拿到秤上去称,那么它报告的物质比例又是从何得来的呢?

  

       暗能量来源于宇宙加速膨胀的事实,在天文学中估算天体的质量时,人们利用的是在引力理论基础上建立的各种数学模型,就像前面小编教大家如何测定地球的质量。无论是行星,恒星,星系还是别的天文现象,都有其对应的数学模型,这些数学模型就是“称量”宇宙的秤。数学模型中一般都有未知的参数,这些参数需要天文观测或者实验数据才能确定,而普朗克卫星就主要是通过测量宇宙微波背景辐射中的细微部分来获得这些参数数据的。然后研究人员将这些数据输入带哦计算机中,计算机利用已经编好的程序接触数学模型的解,最后就得出了各种成分的比例。

  

       计算过程是一个超级复杂的过程,非超级计算机不能完成,这其中包含了物理理论知识,数学知识,计算技术,工程技术等各个学科的知识。就物理概念的大框架来说,科学家们大概是用如下的方法估算出这个比例的。从观测星系的恒星旋转速度与引力理论计算其中的差距,还有以星系作为引力透镜的效果,这就可以计算出该星系中暗物质相对于正常物质的比例。普朗克探测器可以巡视整个可见宇宙中的所有星系。

  

       从天文学的角度,天文学家们有两种方法用来估计“宇宙的总质量”,一是宇宙膨胀的速度和加速度,二是根据宇宙的整体弯曲情况。根据广义相对论的结论,在大质量天体的附近时空是弯曲的,这个性质是时空的局部性质,广义相对论的应用可以扩大到研究整个宇宙的整体形态,宇宙学研究宇宙的大尺度结构与形态,用来估算宇宙作为一个整体的曲率与形状。

              

       宇宙是开的还是闭的?如果宇宙的质量大于临界质量,比较大的引力效应会使得宇宙的整体形状为球面,如果宇宙的质量小于临界质量,引力效应就会弱一点,宇宙的整体形状就应该是马鞍面,如果宇宙的质量等于或者约等于临界质量,那么宇宙的形状就应该是平坦的。而根据宇宙学得到的天体观测资料,宇宙在大尺度范围内是平坦的,这说明宇宙的总质量与临界质量大概是一致的,但是从宇宙加速膨胀得到的宇宙总质量和考虑平坦宇宙应该具有的临界总质量都大大的超过了观测所估计的“明暗物质”的总和,在此基础上,物理学家提出了“暗能量”。

                     

       暗能量是为了解释这个宇宙中组成所缺失的大部分而提出的。既然有了暗能量的假说,那么我们总要根据理论需要来描述一下它到底是个什么玩意才能自圆其说吧。宇宙的暗能量像是存在于宇宙中的一种均匀的背景,它在宇宙的大范围中起斥力作用,加速了宇宙的膨胀。但是严格来说它又不是一种斥力,因此我们就将之称为“能量”,而在现有的理论中,我们尚未发现如此秉性的能量,因此就取名为“暗能量”了。

                            

       天文学家们用暗能量来解释宇宙的加速膨胀以及宇宙整体平坦的观测事实,那暗能量作为一种物理实在其本质又该如何解释呢?对此又有两种说法:

       1、暗能量是某种弥漫于宇宙中的标量场。

       2、暗能量类似于某种“真空能”。

               

       真空不空,并且有能量,但是我们很难观测到它的存在。第二种说法其实与爱因斯坦在引力场方程中引入的“宇宙常数”有关。广义相对论与其他物理理论类似,数学模型也是用微积分表示的,都是根据已知条件求出方程的解。引力场方程是联系物质分布与时空几何的方程,已知条件是空间中的物质分布,方程的解则是时空的几何。

 

       爱因斯坦提出广义相对论时,当时物理学界普遍认为宇宙是整体静态的,宇宙既不膨胀也不收缩,爱因斯坦之所以在他的方程中加上了宇宙常数一项,其目的就是用来维持一个静止的宇宙图景。但在之后,哈勃的观测结果彻底地打了爱因斯坦一巴掌,我们的宇宙并不是静止的 ,而是正在膨胀的,这个观测事实让爱因斯坦的肠子都悔青了,之后的岁月里,爱因斯坦始终都在为引入那个所谓的宇宙常数而耿耿于怀,一心想着要将这个宇宙常数收回去,他认为这是他自己所犯的最大的错误。

             

       再到后来,爱因斯坦和哈勃都去世了,时间一眨眼到了1998年,天文学家又通过观测证实了我们的宇宙不但在膨胀,还是在加速膨胀,所以为了解释加速膨胀,为了解释暗能量,天文学家和物理学家又将爱因斯坦丢弃的宇宙常数当作宝贝一样捡了回来,不知道爱因斯坦在天有灵知道这个结果又将作何表情。

 

     (来源:摘自百度,见https://baijiahao.baidu.com/s?id=1647352444835847707&wfr=spider&for=pc)

==================================================

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
暗物质与暗能量
真的需要修改广义相对论的引力理论来解释暗能量吗?
宇宙中的物质从何而来?真的是无中生有吗?爱因斯坦给出了答案
从宇宙的起源及本质谈起
《最初三分钟》:宇宙的膨胀|周末读书
宇宙起源于宇宙大爆炸,无穷小的奇点为何会爆炸出如此浩瀚的宇宙?
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服