暗能量造成宇宙加速膨胀?量子引力模型的引入,让结果更扑朔迷离


暗能量造成宇宙加速膨胀?量子引力模型的引入,让结果更扑朔迷离


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【暗能量造成宇宙加速膨胀?量子引力模型的引入,让结果更扑朔迷离】
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上世纪初期 , 科学家哈勃发现了遥远星系红移的现象 , 据此提出了宇宙膨胀的结论 , 为人们开启全新的宇宙演化研究提供了重要遵循 。 1998年 , 美国两个研究团队分别通过研究超新星课题 , 发现宇宙不但在膨胀 , 而且正在加速膨胀 , 甚至加速膨胀的历史 , 有可能已经开始了50亿年 。

暗能量假设的提出按照以往的理论 , 在宇宙的大尺度上 , 无论是普通的物质 , 还是暗物质和反物质 , 它们之间往往都是以引力为主导的 , 也就是说相互之间都是吸引的 , 从长期的宇宙演化历程来看 , 如果按照这样的逻辑 , 宇宙即使由138亿年奇点大爆炸释放的巨大能量推动 , 呈现出的膨胀态势势必会越来越慢 , 最后转为相互吸引而发生坍缩 。

而现在科学家们观测到的宇宙正在加速膨胀的事实 , 使得人们越来越意识到 , 在宇宙中 , 必然存在着一种尚不得为人所知的神秘力量 。 为了与先前确立的宇宙演化基本模型相符合 , 科学家们于是引入了“暗能量”的概念 。 假设由于暗能量的存在 , 使得宇宙中的空间、宇宙中的所有星系 , 正在以越来越快的速度 , 将其推离我们 。

根据普朗克卫星观测到的数据 , 科学家们还测算出了组成宇宙所有物质的大致比例 , 即暗能量占68.3% , 暗物质占26.8% , 普通物质只占4.9% , 从这个比例中 , 我们可以看出 , 决定着宇宙最终发展规律和走向的 , 无疑就是暗能量 , 毕竟它占了大头 。

暗能量与传统我们关于能量的定义 , 有着非常大的差异 。 因为在爱因斯坦的相对论中 , 能量表达的都是与引力相关的一些现象 , 无论是光线 , 还是普通物质 , 还是反物质 , 它们释放或者吸收能量 , 都与引力效应有关 。 然而 , 暗能量正好相反 , 它不提供引力 , 而是提供一种排斥力 , 于是也有人提出 , 暗能量更应该被称为“反引力”或者“万有斥力” 。

而之所以将引发“反引力”效应的暗能量称为“能量” , 则与爱因斯坦的引力场方程有关 。 在这个方程中 , 一开始爱因斯坦提出了宇宙常数的概念 , 并将其放到方程的左边 。 后来 , 为了解释物质密度不为零的静态宇宙的存在 , 爱因斯坦将宇宙常数从方程中删除 。 再后来 , 随着哈勃发现了宇宙膨胀的事实 , 又将这个宇宙常数补充进去 , 代表着宇宙膨胀的驱动力量 。

按照大爆炸理论和量子场论 , 暗能量从真空涨落中产生 , 具备真空能的性质 , 反应的是物质和能量分布之间的某种联系 , 因此应该是物质存在的一种状态 , 具备相应的能量 , 所以将其命名为“暗能量” 。

不过 , 截至目前 , 暗能量还只是科学界的一个假设 , 现有的物理学、天文学体系 , 都不能完美地解释宇宙为何加速膨胀的深层次原因 , 从目前看 , 这仍将是宇宙的一个终极未解之谜 。 而关于暗能量的真实性、未知的特性等 , 也将深深地影响和塑造着我们所处宇宙的最终命运 。

量子引力模型的作用在《宇宙学和天体物理学杂志》上 , 德国慕尼黑大学的一个研究团队去年曾发表了一篇论文 , 认为暗能量的反引力特性 , 可能是宇宙中最基本量子尺度下引力作用的自然结果 。 而这项结果如果被证实 , 那么将极有可能修复物理学界两个最重要理论之间的长期分歧 , 即量子力学和广义相对论 。 广义相对论假定引力是时空弯曲产生的 , 但是在量子尺度上却失去预测能力;而量子力学能够统一除引力之外的所有其他已知的基本作用力 , 但是对引力却无能为力 。

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