愛伊米

暗物質與暗能量:暗能量,宇宙命運的主宰

大家好,暗物質與暗能量系列,這是第二期。上一期,我們討論了暗物質,那麼什麼是暗能量呢?

這件事,還要從愛因斯坦這輩子“最大的錯誤”談起。

暗物質與暗能量:暗能量,宇宙命運的主宰

愛因斯坦提出廣義相對論後,利用他自己探索出來的引力場方程對整個宇宙進行了分析。結果他發現,這個方程推匯出來的宇宙,是一個並不處於穩態的宇宙。這對於今天的我們來說,是再稀鬆平常不過的“常識”,只要是對宇宙有愛好的朋友,都知道的事實。

可是,在那個年代,人們始終還信奉著宇宙完全不變的道理。即使是愛因斯坦,腦中也有著這樣根深蒂固的概念。為此,他不得不編出來一個宇宙常數的概念,透過這個常數來維持他心中那個宇宙的平衡。

直到後來,美國天文學家埃德溫·哈勃提出了宇宙膨脹的理論,才解答的愛因斯坦心裡的困惑,讓人們意識到這個正在膨脹的宇宙。他提出了著名的哈勃定律,告訴我們:距離越遠的位置,宇宙的膨脹速度越快。

這個定律更新了人類的宇宙觀,也讓愛因斯坦發現自己提出的宇宙常數是多麼荒謬。他自己也說:宇宙常數是他“一生之中最大的錯誤”。

那麼,接下來的問題是:為何宇宙在膨脹呢?

暗物質與暗能量:暗能量,宇宙命運的主宰

要知道,宇宙的天體都擁有著極其巨大的質量。在暗能量的概念被提出來以前,科學家們的計算和模擬結果都顯示,如此巨大的質量,足以讓宇宙在大爆炸開始後不久,就在強大的引力下停止膨脹,最終收縮起來,變回原來的模樣。也就是說,如果宇宙真的像當時人們想象的那麼簡單,就不會有今天的模樣和137億年的歷史。

於是,暗能量的概念應運而生。

提出這個概念的科學家認為,在宇宙中有一種暗能量,和我們可見的物質的聯絡很少,只在引力和弱相互作用方面有所瓜葛。和萬有引力相反,這種暗能量專門提供斥力,導致天體之間的遠離。正是在暗能量的作用下,宇宙才會避免各個天體巨大引力導致的收縮,反而一直膨脹下去。

暗能量的詭異程度,絲毫不遜於暗物質,而且它的重要程度,似乎還要更勝一籌。因為,暗能量很可能左右著整個宇宙的命運。

事實上,根據目前科學家的計算,暗能量佔據了整個宇宙68。3%的質量。而這個數字,也不是固定的,大有持續增長的趨勢。

而宇宙的命運,就由暗能量的趨勢所決定。為此,科學家們重新“搬出”了愛因斯坦,將他當初提出的宇宙常數進行了定義上的微調,用它來作為衡量暗能量的一個引數。

如果暗能量增長得比較慢,最終被引力所克服的話,那麼宇宙就會在膨脹到一定程度後,在引力作用下開始收縮,最終重新收縮回最開始的奇點。那樣的話,宇宙的一切都將清零,過往的一切就將化為虛無。

暗物質與暗能量:暗能量,宇宙命運的主宰

如果暗能量增長得非常快,以至於整個宇宙的萬有引力都無法掌控,那麼宇宙將會面臨一個無可收拾的結局:大撕裂。當暗能量的比例足夠高的時候,整個宇宙都會被它所帶來的斥力所撕裂,以至於原子都無法存在,只有亞原子可以勉強維持。我們知道,微粒之間的作用力是極其巨大的,由此可見大撕裂的威力是多麼恐怖。

那麼,除了大收縮和大撕裂,宇宙是否能夠處於一種中間態呢?科學家也提出過相關的猜測,或許宇宙會出現一個“大平衡”的狀態。我個人猜測,或許宇宙也會出現一種鐘擺的狀態,萬有引力和暗能量斥力互相拉鋸。又或者宇宙有人類未知的機制,來平衡暗能量的斥力。

總之,看起來宇宙的命運就掌握在暗能量的手中。如果宇宙真的逃不出滅亡的命運,或許人類該考慮逃離這個宇宙。