一看就懂的科学ABC——什么是暗能量?

暗能量是一种神秘的现象,它与重力相反,是加速宇宙膨胀的原因。虽然暗能量构成四分之三的质量能量,但其潜在的本质仍未被物理学家所回避。暗能量与暗物质没有真正的联系,除了分享黑暗这个词外,这意味着科学家们并不真正知道这些东西是什么。



谁发现了暗能量?

认识到宇宙正在膨胀,可以追溯到美国天文学家埃德温哈勃,他在1929年注意到,一个星系离地球越远,离开地球的速度就越快。这并不意味着我们的星球是宇宙的中心,而是宇宙中的一切都以恒定的速度远离其他一切。


哈勃发现近60年后,科学家又发现了另一个令人吃惊的发现。长期以来,研究人员一直试图通过观察遥远恒星的光来精确测量宇宙距离。上世纪90年代末,两个独立的研究小组在考察了遥远的超新星之后,发现恒星爆炸的光比预期的要暗。这表明宇宙不仅在膨胀,而且在膨胀中也在加速。


这一发现使物理学家们从那时起就开始绞尽脑汁,同时也赢得了发现者的利益。(2011年诺贝尔物理学奖。)


暗能量是干什么的?

虽然研究人员并不完全理解暗能量,但他们已经利用了他们对暗能量现象的认识。建立模型解释了从大爆炸到现代大规模星系结构的宇宙。其中一些模型预测暗能量会加速分裂数十亿年后存在的一切。(加速宇宙膨胀!)


对暗能量的主要解释表明,暗能量是时空结构中固有的一种封闭能量。“这个简单的模型在实践中非常有效,它是宇宙学模型的一个简单的补充,而不必修改万有引力定律。”英国达勒姆大学的数学物理学家李宝九表示,”..但是这个想法带来了一个主要的问题:物理学家预测真空能量的值应该比宇宙学家在测量中观察到的高出120个数量级”



另一种观点认为暗能量是一种附加的基本力,它加入了已知的四种力量(引力、电磁力和强核力和弱核力)。但是这个猜想并不能解释为什么人类在日常生活中没有注意到这种额外的力量。因此,理论家们也建立了创造性的模型,认为这种神秘的力量在某种程度上是隐藏的。


暗能量的测量值目前是激烈的辩论物理学中对立的派别。一些研究人员用宇宙微波背景测量暗能量,这是宇宙大爆炸的微弱回声,并做出了一个估计。


但是其他天文学家,他们用遥远的宇宙物体的光来测量暗能量的强度,产生了不同的价值,而且还没有人能够解释这种差异。一些专家认为暗能量的力量随时间变化。尽管这一观点的支持者尚未说服大多数相信,但这是目前比较合理的解释。