宇宙为何会加速膨胀?多重量子场形成的暗能量,或许是幕后推手


宇宙为何会加速膨胀?多重量子场形成的暗能量,或许是幕后推手


文章图片


宇宙为何会加速膨胀?多重量子场形成的暗能量,或许是幕后推手


文章图片


宇宙为何会加速膨胀?多重量子场形成的暗能量,或许是幕后推手


文章图片


宇宙为何会加速膨胀?多重量子场形成的暗能量,或许是幕后推手


文章图片


宇宙为何会加速膨胀?多重量子场形成的暗能量,或许是幕后推手


文章图片


宇宙为何会加速膨胀?多重量子场形成的暗能量,或许是幕后推手


在哈勃发现宇宙红移现象之前 , 科学界对于宇宙的认知 , 基本上都是统一为无边无界且静止的状态 , 就连伟大的物理学家爱因斯坦 , 在提出广义相对论的引力场方程后 , 还刻意在其中增加了一个宇宙常数 , 用来平衡万有引力的影响 , 使宇宙保持相对静止的状态 。 然而 , 在1929年的时候 , 美国天文学家哈勃通过长期的观测 , 最终提出了遥远天体相对于地球的退行速度 , 与它们和地球之间的距离成正比的哈勃定律 , 距离越远 , 退行的速度越快 , 后来科学家们通过应用宇宙微波背景辐射、重子声波振荡等多种方法 , 都证实了宇宙正在加速膨胀的结论 。

暗能量的作用牛顿万有引力的提出 , 为人们认知宏观和微观世界 , 都提供了一个重要遵循 , 特别是在宏观世界 , 宇宙中的各个天体的运行 , 正是由于万有引力的存在 , 才使得它们拥有着各种规律性的运行规律 , 整个宇宙被这个“无形的手”操控 , 维持着有条不紊的运行 。 然而 , 宇宙中那么多天体 , 彼此间拥有着巨大的引力 , 那么 , 为什么几十几百亿年来 , 没有在引力的作用下聚合在一起 , 反而彼此远离甚至加速膨胀呢?

这是一个长期困扰科学界的问题 。 为此 , 不少科学家提出 , 在宇宙中还存在着另外一个“看不见”的手 , 它对于天体之间的运行效果 , 正好与万有引力相反 , 即提供的是一个相互排斥的“力” , 科学家们将其称为“暗能量” , 它的存在 , 避免了在宇宙大爆炸之后宇宙物质没有被引力重新拉回来 , 也时刻推动着宇宙持续向外膨胀 。

暗能量究竟是什么?目前科学界对此还没有统一的观点 , 针对暗能量的本质问题 , 其中有一种观点比较有代表性 , 即它的本质是一种量子场 , 充斥在整个宇宙空间中 , 能够源源不断产生相应力的作用和微观粒子 。 每种量子场在宇宙空间中提供一种斥力 , 不同量子场和万有引力的共同作用下 , 使得宇宙间的所有物质 , 在抵消或者叠加等作用效果后 , 形成不同的运动状态 。

弦理论当然 , 人们对暗能量的研究还处于设想和初级阶段 , 而对于暗能量的边界、分隔宇宙物质并且阻止宇宙星体包括生命体形成的作用 , 则还没有明确的解释 。 为什么暗能量在宇宙中无处不在 , 包括宇宙星体以及生命体在内的物质没有被“撕裂”呢?要解释这个问题 , 有科学们提出了弦理论 。
弦理论认为 , 我们所处的宇宙 , 其中的所有宏观物质 , 归根到底在最小的尺度上 , 都可以视为一根非常细微的弦 , 通过这些弦的不同形式的振动 , 最终形成微小粒子继而构成宏面物质 。 只不过 , 这些细小弦的振动 , 并不是发生在三维空间 , 需要更高更多的维度才能实现 。

我们所处的宇宙是三维形态的 , 那么为何会通过“弦”组合成三维世界呢?究其原因 , 是因为除了三维之外 , 弦的其它维度都非常微小 , 而且还呈现“蜷缩”的状态 , 我们根本体会不到而且观察不到 。 不过 , 在这些非常微小的维度里面 , 细小的弦则发挥出了重要作用 , 通过不同形式、不同组合的振荡变化 , 最终形成了我们所观察到的宏观宇宙世界 。

不过 , 到目前为止 , 科学家们对于那些多出的维度 , 如何进行“蜷缩”的 , 则没有明确的解释 , 这也成为目前弦理论受到一些人质疑的主要方面 。 有支持者认为 , 不同维度的弦的“蜷缩”方式 , 高达10^200个 , 其中在每个“蜷缩”模式之下 , 都会形成一套独特的物理机制 , 我们现在所处的宇宙 , 仅仅是其中的一种组合而已 。

多量子场下的暗能量如果我们将宇宙膨胀的原因 , 归结为暗能量的存在 , 那么暗能量理论与弦理论 , 在某些方面似乎是矛盾且不可调和的 , 它们并不能在同一条件下同时成立 。 那么 , 这就会引发一个结果 , 那就是在宇宙加速膨胀被证实之后 , 要么暗能量的推论是错误的 , 要么弦理论是错的 , 如果这样的话 , 科学界之前关于万有理论、暗能量以及弦理论的研究 , 都似乎回到了起点 , 难道方向真的错了吗?

推荐阅读