暗能量状态方程

若想辨认一种神秘的物质，一个好的起手问题是：它的压强与密度有何关系。对暗能量，物理学家把这归结为一个数，叫 w，即状态方程参数。它就是暗能量的压强与能量密度之比。这一个数，是我们弄清暗能量究竟为何物的、最锋利的实用抓手。

w 的取值讲述不同的故事。对一个真正的宇宙学常数——永不改变的真空能量——w 恰好是 -1。这个负号是关键：它对应负压强，一种张力，在爱因斯坦的引力中把空间推开，而非拉拢。如果暗能量是像精质那样缓慢演化的场，w 会接近 -1 却不正好是 -1，甚至可能随宇宙时间而改变。而如果 w 曾低于 -1（所谓「幽灵」暗能量），加速就会无限增长，撕裂星系、恒星，最终在一场「大撕裂」中撕碎原子。

测量 w 是现代宇宙学的核心目标之一。各种巡天把 Ia 型超新星、重子声学振荡、宇宙微波背景和引力透镜结合起来加以钉定。迄今，在误差范围内每一次测量都与 w = -1 即简单的宇宙学常数相符——通常 w 在 -1 上下几个百分点。但数据还无法排除一个随时间略微漂移的 w，近来的巡天甚至（尚不确凿地）暗示了可能的演化。w 究竟是永远恰好为 -1，还是会游移，决定了暗能量是爱因斯坦的常数，还是某种远为奇异的东西。