暗能量是一種神秘現(xiàn)象,與重力相反,有助于加速宇宙的擴(kuò)張。雖然暗能量構(gòu)成了宇宙質(zhì)量能量的四分之三,但它的潛在性質(zhì)仍然是物理學(xué)家的躲避。暗能量與暗物質(zhì)沒有真正的聯(lián)系,除了分享黑暗這個(gè)詞,這只意味著科學(xué)家們并不真正知道這些是什么。
誰發(fā)現(xiàn)了暗能量?
根據(jù)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)站介紹,宇宙正在擴(kuò)張的認(rèn)識(shí)可以追溯到美國(guó)天文學(xué)家埃德溫·哈勃,他在1929年發(fā)現(xiàn)銀河離地球的距離越遠(yuǎn),離我們的速度就越快。這就意味著我們的星球并不是宇宙的中心,而是宇宙中的一切都以恒定的速度遠(yuǎn)離其他一切。
在哈勃獲得啟示近60年后,科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)令人吃驚的發(fā)現(xiàn)。研究人員長(zhǎng)期以來一直試圖通過觀察遙遠(yuǎn)恒星的光來精確測(cè)量宇宙距離。在20世紀(jì)90年代后期,在檢查了遙遠(yuǎn)的超新星之后,兩個(gè)獨(dú)立的小組發(fā)現(xiàn)恒星爆炸的光線比預(yù)期的更暗。這表明宇宙不僅在擴(kuò)張,而且在擴(kuò)張中也在加速。
這一發(fā)現(xiàn)使得物理學(xué)家從那時(shí)起就開始迷惑不解,并在2011年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
暗能量做什么?
雖然研究人員并不完全了解暗能量,但他們利用他們對(duì)這種現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)來構(gòu)建宇宙模型,解釋從大爆炸到現(xiàn)代大規(guī)模星系結(jié)構(gòu)的各種事物。其中一些模型預(yù)測(cè)暗能量將破壞數(shù)十億年后存在的一切。
暗能量的主要解釋表明,它是時(shí)空結(jié)構(gòu)中固有的一種被壓抑的能量。“這個(gè)簡(jiǎn)單的模型在實(shí)際上非常有效,它是宇宙學(xué)模型的直接補(bǔ)充而不必修改萬有引力定律,”英國(guó)杜倫大學(xué)數(shù)學(xué)物理學(xué)家李寶久解釋道。但這個(gè)想法帶來了一個(gè)主要問題:物理學(xué)家預(yù)測(cè)真空能量的值應(yīng)該比宇宙學(xué)家在測(cè)量中觀察到的高出120個(gè)數(shù)量級(jí),李教授說。
另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,暗能量是一種額外的基本力,加入了已知的四種力(萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強(qiáng)相互作用力)。但是這個(gè)猜想并沒有解釋為什么人類在我們的日常生活中沒有注意到這種額外的力量。因此,理論家們也建立了創(chuàng)造性的模型,暗示這種神秘的力量在某種程度上是隱藏的。
暗能量的測(cè)量值目前是物理學(xué)中不同派系之間激烈爭(zhēng)論的主題。一些研究人員利用宇宙微波背景測(cè)量暗能量的能量,宇宙微波背景是大爆炸的微弱回聲,并計(jì)算一些驚人的觀測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù):
a)宇宙年齡是137±2億年
b)哈勃常數(shù)是71±4公里/秒/Mpc
c)宇宙呈現(xiàn)以下結(jié)構(gòu),宇宙總質(zhì)量(100%)≌重子+輕子(4.4%)+熱暗物質(zhì)(≤2%)+冷暗物質(zhì)(≈20%)+暗能量(不到70%),而總密度Ω0=1.02±0.02,亦即恰好差不多等同于平直空間所要求的臨界密度。(這個(gè)公式的意思是,在整個(gè)宇宙中我們所看到的星系只占整個(gè)宇宙的約4%左右,其余約96%的物質(zhì)都是我們看不見、不了解的東西。)
d)"暗能量"將呈現(xiàn)一些前所未有的一些全新的性質(zhì);物質(zhì)的狀態(tài)方程由P=Wρn所表示,(其中P是壓力,ρ是密度,W是某一常數(shù),n是某一數(shù)值),普通物質(zhì)W≥0,P≥0,ρ≥0,這就意味著物質(zhì)所產(chǎn)生的壓力表現(xiàn)為正數(shù)、正值。
但是其他天文學(xué)家利用遙遠(yuǎn)的宇宙天體的光來測(cè)量暗能量的強(qiáng)度,產(chǎn)生了不同的值,沒有人能夠解釋這種差異。一些專家認(rèn)為,暗能量的力量會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化,盡管這種想法的支持者還沒有說服大多數(shù)同行這種解釋。
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