暗能量狀態方程

若想辨認一種神秘的物質，一個好的起手問題是：它的壓強與密度有何關係。對暗能量，物理學家把這歸結為一個數，叫 w，即狀態方程參數。它就是暗能量的壓強與能量密度之比。這一個數，是我們弄清暗能量究竟為何物的、最鋒利的實用抓手。

w 的取值講述不同的故事。對一個真正的宇宙學常數——永不改變的真空能量——w 恰好是 -1。這個負號是關鍵：它對應負壓強，一種張力，在愛因斯坦的重力中把空間推開，而非拉攏。如果暗能量是像精質那樣緩慢演化的場，w 會接近 -1 卻不正好是 -1，甚至可能隨宇宙時間而改變。而如果 w 曾低於 -1（所謂「幽靈」暗能量），加速就會無限增長，撕裂星系、恆星，最終在一場「大撕裂」中撕碎原子。

測量 w 是現代宇宙學的核心目標之一。各種巡天把 Ia 型超新星、重子聲學振盪、宇宙微波背景和重力透鏡結合起來加以釘定。迄今，在誤差範圍內每一次測量都與 w = -1 即簡單的宇宙學常數相符——通常 w 在 -1 上下幾個百分點。但資料還無法排除一個隨時間略微漂移的 w，近來的巡天甚至（尚不確鑿地）暗示了可能的演化。w 究竟是永遠恰好為 -1，還是會游移，決定了暗能量是愛因斯坦的常數，還是某種遠為奇異的東西。