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科技实时动态:暗能量将决定宇宙的终结并且不会令人愉快

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暗能量毫无疑问是宇宙中最奇怪的东西。尽管存在于宇宙的每个角落并主导其演化,但暗能量远远超出我们现有的最佳物理理论,我们仍然试图弄清楚它是宇宙中的某种东西还是宇宙本身的基本属性。

了解更多关于它的事情会很高兴,因为如果你在足够长的时间尺度上向前看,暗能量几乎肯定会破坏宇宙及其中的一切。

这是暗能量如何工作的类比。想象一下,你把一个棒球扔到空中。在我们不断膨胀的宇宙中,棒球和地球正站在一起,让星系彼此分开,你的投掷是大爆炸引发的扩张。

现在,因为棒球和地球都有质量,无论你多么努力,重力都想把它们拉回来。即使你有一个非常好的手臂并且足够快地将球扔到地球上,重力仍会使球在某种程度上减速。也许球会倒下; 也许它会永远穿越太空。但它不会做的是突然加速并射向天空,在最真实的意义上无视重力。

但这就是宇宙正在做的事情。在经历了大约50亿年前大爆炸后的长期合理放缓之后,宇宙的扩张开始莫名其妙地加速。无论是什么导致这种情况发生,我们称之为“暗能量”。

暗能量中的“黑暗”只是指我们看不到暗能量并且不知道它实际是什么的事实。但它也可能是对它对宇宙的影响。

一个扩张正在加速的宇宙是一个星系被无情地驱散的宇宙。整体上的空间变得更暗,更空旷,更冷,并且缺乏相互作用使星系的新星燃料供应匮乏。恒星死亡,物质衰变,最终宇宙没有任何结构,只有微量的辐射漫无目的地穿过空隙。

这种相当凄凉,孤独的结局被称为热死。但情况可能更糟。更糟糕。

暗能量的标准解释是宇宙学常数 - 爱因斯坦在1917年首次提出的一个观点,作为他的引力方程中的附加术语来解释为什么宇宙似乎是静态的而不是坍缩在自身上。当不久后发现扩张时,宇宙学常数被抛弃,只是在几十年后再次被拖出来作为加速扩张的罪魁祸首。

宇宙学常数至少与任何其他解释一致,但从理论的角度来看,它是一团糟。它代表真空能量 - 一种空的空间所固有的最小能量,无论宇宙膨胀多少,其密度都保持不变 - 但它的大小都是错误的。

我们可以从粒子物理学理论中做出的最好的理论计算表明,真空能量应该至少强120个数量级。我们知道真空能量的量子力学版本必须存在,因为它是通过实验检测到的,导致微小的金属板通过称为卡西米尔效应的现象非常轻微地移动。但是,如果宇宙常数足够强大,使整个理论故事能够融合在一起,那么随着时间的推移它将不仅仅是缓慢地隔离星系。它会猛烈撕裂宇宙中的所有结构。

所以我们留下了一个难题。在某些方面,它会更容易解释一个没有宇宙常数的宇宙,而不是一个奇怪的小宇宙。并且已经解释了暗能量根本不涉及爱因斯坦的术语。其中一些允许暗能量密度随时间变化。

实际上,最近对从非常遥远的爆炸恒星和超大质量黑洞推断出的宇宙膨胀的一些观察已经支持了这个想法。

不幸的是,“动态”暗能量伴随着自身的问题。如果暗能量随着时间的推移变得更强大,正如其中一些观察所暗示的那样,它也可以将宇宙分开。

所以也许我们应该对热死亡持有希望,以便我们可以温柔地度过那个美好的夜晚。至少它可能会提醒我们花一点时间欣赏我们周围美丽的宇宙,而我们仍然可以。

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