暗能量是否存在(暗能量根本不存在)
导语:暗能量为何能随心所欲地在宇宙中存在并且持续成长
在宇宙中,暗能量也许是最神秘的东西,迄今为止,它占据了可观测到的宇宙的73%。更重要的是,暗能量的数量正在不断地增加…以至于最终撕破整个宇宙。
就这篇文章来说,我们将用天体物理学家的方法来解释暗能量——这是目前对宇宙某些特征的最佳解释,尽管这个解释还没有被很好地理解。就暗能量到底是什么(任何人都可以这么叫),以及为什么科学需要它的背景知识来说,我推荐您去读戴夫·戈德伯格博士的优秀的启蒙读物。
我们要研究的问题是暗能量对未来宇宙意味着什么。我们所知道的一件事是,随着时间的推移,它似乎在整个宇宙中有一个恒定的密度。因为宇宙在膨胀,这意味着暗能量的数量必须在某种程度上增加才能跟上它——事实上,由于膨胀的宇宙中有这么多空间是空的,这意味着宇宙中暗能量所占的物质(这是一个专业术语)的比例会随着时间的推移而增加,而且早已经占了相当大的比例。
对这个的简单解释是,暗能量在某种程度上是时空本身的一个特征,所以随着宇宙的膨胀,暗能量也会以某种形式膨胀。这意味着暗能量的“能量”部分存在误称,但这是最不必担心的。假设这是真的,那么我们就可以说暗能量与负压力有关联,这意味着暗能量正作为一个斥力,推动着宇宙的膨胀。
在这个概念中,暗能量基本上就是“拥有空间的代价”,这意味着任何给定的空间体积都需要一定量的暗能量才能存在。(我知道这很含糊,不管怎么说,还有很多东西是我们不知道的。)据宇宙学家所知,暗能量的密度和暗能量的压力是1:1的比例,或者说,由于暗能量的压力是负的,所以应该是1:-1的比例。这被称为暗能量的状态方程,所以普遍接受的值是-1。
那么这里就有一个问题:那-1值会在宇宙的其余部分保持不变吗?现在,我们还不知道,但是我们知道如果它真的改变了会发生什么。如果暗能量的密度随着时间的推移而减少的话,这将导致膨胀的速度减慢——如果比率下降到-1/3,那么膨胀可能会完全停止。这可能会导致大紧缩,在大紧缩中我们降看到大爆炸的倒转。这曾经是天体物理学家对宇宙末日最流行的设想,但只有暗能量密度减少才有可能。
但是如果暗能量的密度增加了呢?按照现在情况来说,宇宙将永远膨胀下去。还有比这更极端的命运吗?哦,你最好相信它。如果比率进一步下降到-2或-3,暗能量的密度将在有限的时间内趋于无穷大。
所以这意味着什么?记住,可观测的宇宙只是更大宇宙中,有足够的时间能让它的光线到达地球的一小部分,宇宙的膨胀意味着宇宙的某些部分已经永远超出了我们的视线。现在想象一下,如果宇宙膨胀把所有东西的距离拉得很远,以至于可观测宇宙中的每一个气泡都不大于一个星系、太阳系、我们的星球、或者你周围的房间……甚至是单个的原子。
这就是无穷大密度的含义,它会导致所谓的大撕裂,在这个撕裂中,宇宙中所有的结构,甚至直到亚原子粒子都会被撕裂。如果这个比率降到了-1.5,宇宙将在未来220亿年内遭受这种命运。
这不是一个令人愉快的设想,但是这个过程的微型版本,最终可能会为宇宙创造一个美好的世界。如果暗能量的压力和密度之比在整个宇宙中都是可以变化的话,那么宇宙就有可能经历一些小撕裂,但只有宇宙的某些部分会被撕裂。这实际上可以“重新启动”宇宙的熵,因为所有新分裂的物质都可以重新开始形成恒星和星系的浩大工程。
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