暗物質與暗能量

暗能量

把球筆直向上拋,重力會讓它減速。在 20 世紀的大部分時間裡,天文學家假定宇宙也是如此:它自大霹靂以來一直膨脹,而其全部物質的重力應當讓膨脹逐漸減速。唯一的問題是,它會不會減速到停下、然後重新塌縮。然後,1998 年,兩個測量遙遠爆發恆星的團隊大吃一驚:膨脹根本沒在減速——它在加速。有什麼東西在把空間撐開,我們把那東西叫暗能量。

暗能量是「無論什麼在使宇宙膨脹加速」的名字。與物質(向內吸引)不同,也與輻射不同,它像是一種內建於空間本身的排斥,是推動向外的、空無空間的能量。最簡單的版本是愛因斯坦的宇宙學常數:一份固定的能量密度,真空的每立方米都攜帶著它,絕不隨空間增大而稀釋。令人驚奇的是,這個毫無特徵的成分,竟是當今宇宙的主導成分——約佔宇宙總能量的 68%,相比之下暗物質佔 27%,普通物質僅佔 5%。

儘管主宰著宇宙,暗能量卻深奧莫測。它極其稀薄——大約相當於每立方米幾個氫原子份量的能量——然而因為它填滿整個空間、永不變稀,最終便壓倒了其他一切。我們不知道它究竟是真正恆定的真空能量、是一個緩慢變化的場(精質),還是我們的重力理論在最大尺度上需要修正的訊號。和「暗物質」一樣,「暗能量」一詞也半是坦白:它給一個我們已測得、卻尚不理解的深刻效應起了名字。

如今對宇宙能量最好的核算大致是:暗能量約 68%,暗物質約 27%,普通物質約 5%。在存在的一切之中,由原子構成的部分——恆星、行星、人——只是薄薄的一片;而主導一切的暗能量,正是我們最不理解的那部分。

暗能量是宇宙能量預算中最大的一塊——也是最不被理解的一塊。

暗能量不是一種力,也不是一種能裝瓶的物質;它是對一個測得的效應——加速膨脹——的描述。它究竟是真正的宇宙學常數,還是某種動態的東西,至今未知,是物理學最深刻的開放問題之一。

又稱
dark energy暗能量