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暗能量到底是什么能量?

2017-08-04

比起看不见、摸不着、测不到的暗物质,暗能量更加神秘莫测!

  毕竟,暗物质跟明物质(普通物质)一样,都具有引力效应,在人类眼里还是能够刷出存在感的。但是暗能量呢?就连人类意识到它的存在,都已经很晚了!更别说探测了。

  直到将近20年前,科学界才真正认识到它的巨大存在!

  


  1998年,美国两个独立研究团队通过研究超新星,发现宇宙正在加速膨胀,甚至发现50亿年前就开始加速了。这意味着:宇宙必然存在某种尚不为人知的神秘力量!

  因为在宇宙大尺度上,不管是普通物质、反物质,还是暗物质,引力才是第一作用力,物体间只会相互吸引。从长期来看,宇宙终究还是膨胀变慢,甚至坍缩,而不是在加速膨胀!

  


  而人类已知的一切存在,都不可能让整个宇宙加速膨胀——为了逻辑自洽,或者叫自圆其说,物理家们只好引入一个全新的宇宙力量!

  


  同年,美国物理学家、宇宙学家迈克尔·特纳,将这一神秘力量正式命名为Dark Energy(据说是受到暗物质的启发,正好凑成两大暗势力)——

  【暗能量】从此引入科学界,如今已经到了家喻户晓的地步。

  尽管正式确认暗能量的存在,仅仅只有20年,但要追溯暗能量的源头,却可以追到一百年前。当然,我们还得追到现代物理学祖师爷那儿——

  


  


  当初爱因斯坦提出广义相对论的时候,物理学界普遍认为,宇宙是整体静态稳定的,既不膨胀也不收缩。所以呢,爱因斯坦就在他著名的引力场方程里,加上一个宇宙常数——目的纯粹,就是为了维持一个静态的宇宙。

  好让宇宙安安静静地做个美男子。

  可是,这位祖师爷的做法,后来竟然被另一位祖师爷——现代测量宇宙学之父埃德温·哈勃给彻底否掉了,这是在画蛇添足!

  


  经过仔细测量河外星系后,1929年,哈勃发表了语惊四座的结论:星系正在远离我们,宇宙正在不断膨胀!(这就是著名的哈勃定律,以及由此引入的哈勃常数。)

  


  事实胜于公式,哪怕你是爱因斯坦的引力场方程。于是,爱因斯坦懊悔不已,不但删掉了宇宙常数,还自责道「这是自己犯下的最大错误」。

  不过,历史总是自带着讽刺——当年被祖师爷从公式里擦掉的那个宇宙常数,后来又被现代物理学的徒子徒孙们,当作宝贝似的请回来,填上去。为什么呢?

  


  为了解释宇宙加速膨胀呗。当年被废掉的【宇宙常数】,60年后被激活赋能,摇身一变成了【暗能量】。

  


  问题来了,现在大家都知道——

  暗能量并不单单是物理学家手里的一个小小常数,而是能够让星系彼此远离、整个宇宙空间加速膨胀的神秘力量,但它到底是什么呢?

  目前人类几乎一无所知的情况下,我们还是能说出一点点的——

  暗能量虽说叫暗能量,其实并不是真的能量。因为所谓能量,按照爱因斯坦指的是所有具有引力效应的东东,包括我们通常说的物质、光、反物质、暗物质。

  


  但暗能量正好相反,不但没有引力效应,反而具有斥力效应,这种斥力能够强劲到使得整个宇宙都在加速膨胀。因此,有人称它为万有斥力。当然,这是在宇宙大尺度上的斥力,是让星系彼此远离的斥力。

  既然暗能量不是能量,为什么名字还带能量二字?

  除了命名者迈克尔·特纳的个人因素外,最主要的原因还是跟暗能量的出身有关。此话怎讲?

  之前我们说了,暗能量的前身,是爱因斯坦在引力场方程里的宇宙常数,原本放在方程式的左边——跟时空几何有关,为了维持一个静态的宇宙。但现在请宇宙常数回来,是代表宇宙膨胀力量的。

  


  所以呢,物理学家们认为,宇宙常数应该放在方程式的右边——跟物质-能量分布有关。按照大爆炸理论和量子场论,暗能量产生于真空涨落,是一种真空能,真空不空,具有能量,是物质存在的一种状态,应该属于引力场方程物质-能量的一部分,所以呢,理所应当就该叫暗能量!

  既然能够让整个宇宙都在膨胀,那么暗能量到底占据多大比重?

  


  根据最新观测数据——2013年普朗克卫星给出的结果:暗能量占68.3%,暗物质占26.8%,普通物质只占4.9%。

  这就是说,暗能量是暗物质的三倍多,是普通物质的15倍!讲真,人家才是整个宇宙的主宰者!

  而我们时常仰望星空或者神游星海时,叹为观止的那个浩瀚宇宙,不过是暗能量的一个零头而已。

  


  充满宗教意味的锥状星云

  哪里存在暗能量?动辄几亿光年外的宇宙吗?

  无处不在!正好跟结团成块的暗物质不同,它是均匀分布在整个宇宙空间中的,不管是在你的家里,银河系的边缘,还是几十亿光年外的星系,暗能量的密度都一样。

  


  分布的密度能有多大?

  10^-26千克/立方米,这是啥概念?相当于每立方米空间里只有几个氢原子。按照这个密度,整个太阳系所含的暗能量,仅仅跟6500万年前那颗著名的小行星差不多大小。

  问题马上来了,既然人类无法探测到暗能量,你又是怎么知道这些数据的?

  关于暗能量的密度、比重、分布等问题,都是如何得出的结论?还有,身为宇宙绝对庄家的暗能量,会对我们人类命运产生什么影响?未来会膨胀到撕裂地球、地球人的地步吗?
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来自:630321  > 宇宙
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