暗能量无疑是宇宙中最奇怪的东西之一，尽管暗能量可能存在于宇宙的每一个角落，主导着宇宙的演化，但它远远超出了人类现有最好的物理理论，我们仍在试图弄清楚它是宇宙中的某种东西，还是空间本身的一种基本属性。如果能多了解一点就好了，因为如果你往前看足够长的时间尺度，暗能量几乎肯定会摧毁宇宙和宇宙中的一切。这里有一个暗能量运作的类比，想象你把一个棒球扔到空中。这里的棒球和地球代表着在膨胀宇宙中相互远离的星系，而你的投掷物就是大爆炸引起的膨胀。
博科园：现在，因为棒球和地球都有质量，重力想把它们拉回来，不管你扔得有多用力。即使你有一个非人的好手臂，把球扔得足够快，完全逃离地球，地球重力仍然会在一定程度上减慢球的速度。也许球会掉下来，也许它会永远在太空中滑行，但它不会突然加速并飞向天空，违抗最真实意义上的重力。
但这就是宇宙所做的，大约50亿年前，在经历了一段相当长的合理宇宙大爆炸后减速期后，宇宙膨胀开始莫名其妙地加速。不管是什么原因导致了这种情况的发生，我们称之为“暗能量”。
暗能量中的“暗”只是指我们看不见的能量，也不知道它到底是什么，但这也可能是对我们宇宙的一种参考。一个正在加速膨胀的宇宙是一个星系无情地相互分离的宇宙，宇宙整体上变得更暗、更空、更冷，缺乏相互作用使星系无法为新恒星提供燃料。恒星会死亡，物质会衰变，最终宇宙会失去所有的结构，只有少量的辐射漫无目的地游荡在太空中。这相当荒凉，孤独的结局被称为宇宙热寂终结，但情况可能更糟。暗能量的标准解释是宇宙常数——这是爱因斯坦在1917年首次提出的一个概念。
作为引力力方程中的一个附加项，用来解释为什么宇宙看起来是静止而不是坍缩的。不久之后，当宇宙膨胀被发现时，宇宙常数项被抛出，几十年后又被拖了出来，可能是加速膨胀的罪魁祸首。宇宙常数至少和其他解释一样符合数据，但从理论的角度来看，它是一团糟。它代表真空能量（一种真空空间固有的最低能量，无论宇宙膨胀多少，其密度都保持不变）但它的大小完全错了。根据粒子物理学理论，最好的理论计算表明，真空能量至少应该强120个数量级。
我们知道这个量子力学中的真空能量一定存在，因为它是通过实验检测到的，通过一种叫做卡西米尔效应的现象，导致微小金属板非常非常轻微的移动。但是，如果宇宙常数足够强大，足以让整个理论故事合在一起
它所起的作用将不仅仅是随着时间的推移缓慢地孤立星系，它会猛烈地撕裂宇宙中的所有结构。这就给我们留下了一个难题，在某种程度上，解释一个没有宇宙常数的宇宙要比解释一个奇异的小宇宙容易。也有一些关于暗能量的解释完全不涉及爱因斯坦的术语。其中一些允许暗能量的密度随时间而改变。
事实上，最近从遥远的爆炸恒星和超大质量黑洞中推断出宇宙膨胀的一些观测结果为这一观点提供了支持。不幸的是，“动态”暗能量也有它自己的问题，如果暗能量随着时间的推移变得越来越强大，就像其中一些观察所表明的那样，它也会撕裂宇宙。所以，也许我们应该抱有热寂希望，这样我们就可以温和地进入那个美好的夜晚。至少它可以提醒我们花点时间去欣赏我们周围美丽的宇宙，趁我们还能欣赏的时候。
博科园｜撰文: KATIE MACK（墨尔本大学天体物理学家）/cosmos magazine
发表于 2019-6-15 15:19
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