什么是暗能量?宇宙中真的存在暗能量吗?


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什么是暗能量?宇宙中真的存在暗能量吗?


在20世纪以前 , 大家都认为宇宙大小是固定的 , 整体上处于稳定的状态 。 1915年之后随着广义相对论的出现 , 人们慢慢对我们这个宇宙空间有了全新的认识 , 通过求解场方程 , 爱因斯坦惊奇的发现 , 我们的宇宙似乎正处于动态变化的过程中 , 这个结果让他感到十分不安 , 于是爱因斯坦强行在方程中加了个参数 , 硬是把宇宙按了回去 , 后来这个被手动添加进去的宇宙学常数被认为存在很大问题 。


即使加了这个常数 , 这一理论所描述的静态宇宙其实仍然是不稳定的 , 其次就是后来哈勃通过观测证实了宇宙确实是在膨胀中 。 1922年 , 前苏联数学家、宇宙学家弗里德曼发现了引力场方程的一个重要节 , 也就是后来的FLRW度规 。 在各向同性这个宇宙学原理基础上 , 弗里德曼创建了一套 。 膨胀宇宙模型的方程弗里德曼方程 。 通过弗里德曼方程 , 我们可以看出宇宙整体是如何随时间演化的 。 不管我们的宇宙是什么形状 , 驱率是正是负 , 它在一定时期内都会处于膨胀阶段 , 只是这个膨胀的速度会逐渐变慢 。 这个结果倒也合乎情理 , 毕竟宇宙中的这些普通物质本就会相互吸引 , 万有引力吗?
【什么是暗能量?宇宙中真的存在暗能量吗?】

当初大爆炸虽然把他们给炸开了 , 但随着时间流逝 , 这种趋势应该是会慢慢停下来的 , 不过这些毕竟只是理论推测有证据吗?这个时候就轮到哈勃上场了 , 1929年哈勃通过对一种叫做造父变星的特殊恒星进行观测 , 发现它们可以用来测量星系间的距离 。 当哈佛对一些河外星系进行测量后发现 , 距离我们越远的星系 , 它们远离我们的速度会越快 , 而且距离和速度之间存在着明显的正比关系 , 这就是后来的哈勃定律 , 而哈勃定律中那个决定性的常数就被称为哈勃常数 。


哈勃常数只是说此刻对于宇宙中各个位置的所有信息而言 , 它是固定的并不是说他永远都保持不变 , 而且即使是现在 , 不同方式测出来的哈勃常数都不相同 , 有些差别甚至还挺大 。 所以对哈勃常数的精确测量以及找出差异存在的原因 , 也是目前天文学的一个方向 。 话说回来此时的哈勃仅仅只是发现了星系有远离我们的这个现象 , 但真正把这个现象和宇宙膨胀联系起来的是爱丁顿 。 但是宇宙膨胀这个事实在让人难以接受 , 尤其是爱因斯坦 , 他怎么也无法相信宇宙的大小竟然是变化的 , 后来他还特地找机会跑到威尔逊天文台 , 亲自确认了哈勃的观测结果 。 在铁一般的事实面前 , 爱因斯坦悔不当初 , 对于强行添加宇宙学常数这事儿将是自己一生中犯的最大错误 。 从那以后 , 宇宙膨胀的这个事实才慢慢开始被人们接受 。


正如弗里德曼方程描述的那样 , 虽然今天的宇宙是在膨胀 , 但是他一直在减速膨胀 。 随着时间的流逝 , 终究有一天宇宙会像一只泄了气的气球 , 开始从膨胀变为收缩 , 这个观点后来一直持续了有几十年 , 包括霍金写时间简史的时候 , 在书中他也是这样去描述的 , 但是在即将进入21世纪的1998年 , 这一观点彻底发生了转变 。 当时一个专门研究高红移超新星的团队 , 通过对一型超新星的观测数据研究后发现 。 目前我们的宇宙并不是在减速膨胀 , 相反它是处于的是加速膨胀中 , 这一结果在第二年 , 被另一个超新星宇宙学研究团队所证实 , 这项工作也获得了后来2011年的诺贝尔物理学奖 。


然而加速膨胀的宇宙显然不符合先前弗里德曼方程的描述 , 除非我们在方程中引入一种负压物质 , 并且这种负压物质的量要远远大于普通的正压物质 。 可是就连神秘的暗物质也是具有引力效应的正压物质 , 这种具有负压的物质究竟是什么呢?鉴于对她完全不了解 , 所以我们暂时给他起个名字就叫暗能量好了 。

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