暗物质与暗能量

暗能量

把球笔直向上抛,引力会让它减速。在 20 世纪的大部分时间里,天文学家假定宇宙也是如此:它自大爆炸以来一直膨胀,而其全部物质的引力应当让膨胀逐渐减速。唯一的问题是,它会不会减速到停下、然后重新塌缩。然后,1998 年,两个测量遥远爆发恒星的团队大吃一惊:膨胀根本没在减速——它在加速。有什么东西在把空间撑开,我们把那东西叫暗能量。

暗能量是「无论什么在使宇宙膨胀加速」的名字。与物质(向内吸引)不同,也与辐射不同,它像是一种内建于空间本身的排斥,是推动向外的、空无空间的能量。最简单的版本是爱因斯坦的宇宙学常数:一份固定的能量密度,真空的每立方米都携带着它,绝不随空间增大而稀释。令人惊奇的是,这个毫无特征的成分,竟是当今宇宙的主导成分——约占宇宙总能量的 68%,相比之下暗物质占 27%,普通物质仅占 5%。

尽管主宰着宇宙,暗能量却深奥莫测。它极其稀薄——大约相当于每立方米几个氢原子份量的能量——然而因为它填满整个空间、永不变稀,最终便压倒了其他一切。我们不知道它究竟是真正恒定的真空能量、是一个缓慢变化的场(精质),还是我们的引力理论在最大尺度上需要修正的信号。和「暗物质」一样,「暗能量」一词也半是坦白:它给一个我们已测得、却尚不理解的深刻效应起了名字。

如今对宇宙能量最好的核算大致是:暗能量约 68%,暗物质约 27%,普通物质约 5%。在存在的一切之中,由原子构成的部分——恒星、行星、人——只是薄薄的一片;而主导一切的暗能量,正是我们最不理解的那部分。

暗能量是宇宙能量预算中最大的一块——也是最不被理解的一块。

暗能量不是一种力,也不是一种能装瓶的物质;它是对一个测得的效应——加速膨胀——的描述。它究竟是真正的宇宙学常数,还是某种动态的东西,至今未知,是物理学最深刻的开放问题之一。

又称
dark energy暗能量