暗能量(Dark Energy)

作者:    2020-07-16 00:20:25   321 人阅读  348 条评论

爱因斯坦在1916年发表的广义相对论中,为了修正原来方程式所导致的变动宇宙,刻意加入了宇宙常数项修正,以产生相斥力量与重力抗衡,建立符合当时大多数人所深信的静态宇宙。但后来哈伯的观测确认了宇宙确实在膨胀,宇宙常数的说法便成了令爱因斯坦懊悔不已的错误。

天文学家发现的新证据却证实,创生于137亿年前的宇宙虽然一直在膨胀,但是在60亿年前,膨胀的速度却开始由减速转为加速。现在看来,爱因斯坦的宇宙常数概念与暗能量竟不谋而合,这不仅确认了神秘「暗能量」的存在,也为宇宙常数提供了证据。但是,暗能量到底是什幺?

通过对微波背景辐射的研究,科学家们精确地测量出宇宙中物质的总密度。在宇宙标準模型的解释中,暗能量之所以具有如此大的力量,是因为它在宇宙的结构中约占73%(暗物质约占到23%,天体等普通物质仅占到4%)。

在天文物理学中,暗能量是一种充溢空间的、不可见的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式,宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量的斥力和万有引力来推动的。目前相信暗能量在宇宙形成时便已存在,但在星系间距离近时,彼此间引力较强,因此重力的影响远大于暗能量的斥力,宇宙膨胀便因重力而减速。当星系间距离随着宇宙膨胀而越来越远,重力影响渐减,于是宇宙开始因暗能量的斥力而加速膨胀。

其实暗能量假说,只是科学家们的猜想。只不过这个猜想,是现阶段解释宇宙加速膨胀和宇宙中失落物质等问题的一个最理想且最流行的解释方案。暗能量的奇特之处在于,它只有物质的作用效应而不具备物质的基本特徵,而且暗能量也不能被人们所感觉和目前各种仪器所观测到。

现在我们对暗能量所知非常有限,它可能是真空「空间」本身具有的能量,或是另一种如同第五元素般的新能量型态,也可能是重力本来就存在某种我们不曾发现的性质,或导因于我们熟知的三度空间以外的第四个维度,没有人可以肯定或否定任一种可能,因为目前我们没有方法可以量测它。正如英国剑桥大学的教授艾伦(Steve Allen)所指出的:「暗能量很可能是物理学上最大的谜团!」

参考资料:
1.维基百科–暗能量  http://zh.wikipedia.org/zh/暗能量
2.邱淑慧(2004),直击暗能量,http://sa.ylib.com/news/newsshow.asp?FDocNo=472&CL=13
3.黎斯(Adam G. Riess)、特纳(Michael S. Tumer)(2004),曾玠郡译,「从减速到加速」,科学人,第25期,第64-69页。