暗能量到底是什麼能量?

上期在暗物質到底是什麼?里,我們知道了宇宙最大一股勢力——暗勢力之一「暗物質」,今天再來說說「暗能量」。

比起看不見、摸不著、測不到的暗物質,暗能量更加神秘莫測!畢竟,暗物質跟明物質(普通物質)一樣,都具有引力效應,在人類眼裡還是能夠刷出存在感的。

但是暗能量呢?就連人類意識到它的存在,都已經很晚了!更別說探測了。

直到將近20年前,科學界才真正認識到它的巨大存在!

1998年,美國兩個獨立研究團隊通過研究超新星,發現宇宙正在加速膨脹,甚至發現50億年前就開始加速了。這意味著:宇宙必然存在某種尚不為人知的神秘力量!

因為在宇宙大尺度上,不管是普通物質、反物質,還是暗物質,引力才是第一作用力,物體間只會相互吸引。從長期來看,宇宙終究還是膨脹變慢,甚至坍縮,而不是在加速膨脹!

而人類已知的一切存在,都不可能讓整個宇宙加速膨脹——為了邏輯自洽,或者叫自圓其說,物理家們只好引入一個全新的宇宙力量!

同年,美國物理學家、宇宙學家邁克爾·特納,將這一神秘力量正式命名為Dark Energy(據說是受到暗物質的啟發,正好湊成兩大暗勢力)——【暗能量】從此引入科學界,如今已經到了家喻戶曉的地步。

儘管正式確認暗能量的存在,僅僅只有20年,但要追溯暗能量的源頭,卻可以追到一百年前。當然,我們還得追到現代物理學祖師爺那兒——

當初愛因斯坦提出廣義相對論的時候,物理學界普遍認為,宇宙是整體靜態穩定的,既不膨脹也不收縮。所以呢,愛因斯坦就在他著名的引力場方程里,加上一個宇宙常數——目的純粹,就是為了維持一個靜態的宇宙。好讓宇宙安安靜靜地做個美男子。

可是,這位祖師爺的做法,後來竟然被另一位祖師爺——現代測量宇宙學之父埃德溫·哈勃給徹底否掉了,這是在畫蛇添足!

經過仔細測量河外星系後,1929年,哈勃發表了語驚四座的結論:星系正在遠離我們,宇宙正在不斷膨脹!(這就是著名的哈勃定律,以及由此引入的哈勃常數。)

事實勝於公式,哪怕你是愛因斯坦的引力場方程。於是,愛因斯坦懊悔不已,不但刪掉了宇宙常數,還自責道「這是自己犯下的最大錯誤」。

不過,歷史總是自帶著諷刺——當年被祖師爺從公式里擦掉的那個宇宙常數,後來又被現代物理學的徒子徒孫們,當作寶貝似的請回來,填上去。為什麼呢?

為了解釋宇宙加速膨脹唄。當年被廢掉的【宇宙常數】,60年後被激活賦能,搖身一變成了【暗能量】。

問題來了,現在大家都知道,暗能量並不單單是物理學家手裡的一個小小常數,而是能夠讓星系彼此遠離、整個宇宙空間加速膨脹的神秘力量,但它到底是什麼呢?

目前人類幾乎一無所知的情況下,我們還是能說出一點點的——

暗能量雖說叫暗能量,其實並不是真的能量。

因為所謂能量,按照愛因斯坦指的是所有具有引力效應的東東,包括我們通常說的物質、光、反物質、暗物質。

但暗能量正好相反,不但沒有引力效應,反而具有斥力效應,這種斥力能夠強勁到使得整個宇宙都在加速膨脹。因此,有人稱它為反引力、萬有斥力。當然,這是在宇宙大尺度上的斥力,是讓星系彼此遠離的斥力。

既然暗能量不是能量,為什麼名字還帶能量二字?

除了命名者邁克爾·特納的個人因素外,最主要的原因還是跟暗能量的出身有關。此話怎講?

之前我們說了,暗能量的前身,是愛因斯坦在引力場方程里的宇宙常數,原本放在方程式的左邊——跟時空幾何有關,為了維持一個靜態的宇宙。但現在請宇宙常數回來,是代表宇宙膨脹力量的。

所以呢,物理學家們認為,宇宙常數應該放在方程式的右邊——跟物質-能量分布有關。按照大爆炸理論和量子場論,暗能量產生於真空漲落,是一種真空能,真空不空,具有能量,是物質存在的一種狀態,應該屬於引力場方程物質-能量的一部分,所以呢,理所應當就該叫暗能量!

既然能夠讓整個宇宙都在膨脹,那麼

暗能量到底佔據多大比重?

根據最新觀測數據——2013年普朗克衛星給出的結果:暗能量佔68.3%,暗物質佔26.8%,普通物質只佔4.9%。

這就是說,暗能量是暗物質的三倍多,是普通物質的15倍!講真,人家才是整個宇宙的主宰者!而我們時常仰望星空或者神遊星海時,嘆為觀止的那個浩瀚宇宙,不過是暗能量的一個零頭而已。

▲充滿宗教色彩的錐狀星雲

哪裡存在暗能量?動輒幾億光年外的宇宙嗎?

無處不在!正好跟結團成塊的暗物質不同,它是均勻分布在整個宇宙空間中的,不管是在你的家裡,銀河系的邊緣,還是幾十億光年外的星系,暗能量的密度都一樣。

分布的密度能有多大?

10^-26千克/立方米,這是啥概念?相當於每立方米空間里只有幾個氫原子。按照這個密度,整個太陽系所含的暗能量,僅僅跟6500萬年前那顆著名的小行星差不多大小。

問題馬上來了,既然人類無法探測到暗能量,你又是怎麼知道這些數據的?關於暗能量的密度、比重、分布等問題,都是如何得出的結論?還有,身為宇宙絕對莊家的暗能量,會對我們人類命運產生什麼影響?未來會膨脹到撕裂地球、地球人的地步嗎?

這裡先賣個關子,我們下期細說。

(企鵝號「三體引力波」所有文章均為本人原創,亦由本人運營,特此聲明!)n

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