宇宙未解之谜——暗能量，一种可能撕裂宇宙、导致世界末日的力量

大家好，我是西昆仑Bruce。

今天我们来聊一聊宇宙未解之谜故事中的暗能量。

暗能量背景：

上一期我们聊到了关于宇宙暗物质的相关信息，暗物质作为一种现在依旧还没有被证实的宇宙猜想，已经被大部分宇宙学家所接受了，它占宇宙总质能的26.8%，主要特点是具备引力和弱相互作用力，同时也充当着粘合剂一般的作用。

换句话说，暗物质就是宇宙的一个大框架，正是由于它的存在，才把星系团等约束在一块而不会分崩离析，构成我们现在所看到的可观测宇宙。

那么作为和暗物质齐名的另一个宇宙谜团暗能量又是怎么回事呢？

说起暗能量，就必须追溯到爱因斯坦年轻的时候，1915年爱因斯坦提出了广义相对论，1917年他自己根据相对论推导出一组引力方程，通过这个方程，计算得出宇宙是会做永恒动态运动的，这和他自己之前提出宇宙是静止的观点相悖，可能是感觉面子上有些挂不住，于是他给自己的引力方程随便加了一个常数，这个常数如果数值合适，那么依旧可以让宇宙维持在一个稳定静止的状态。这个常数，就是之后的宇宙常数。

不过在随后，世界上越来越多的天文学家观测发现，宇宙似乎是动态的，最典型的就是1929年哈勃，利用天文望远镜发现宇宙中遥远的星系，都在远离我们，且距离越远，远离速度就越快。

也就是说，宇宙可能在膨胀！

这一下子就让爱因斯坦非常尴尬，他后来认为自己强行加上一个宇宙常数可能真的是没有意义。

暗能量由来：

后来越来越多的人，开始认可宇宙膨胀理论了，认为现在的宇宙就是138亿年前，一个奇点爆炸之后迅速膨胀扩张形成的。

按照常识，宇宙受到万有引力的约束，所以宇宙膨胀肯定是会做减速运动的，而不会一直无休止的膨胀下去。

为了搞清楚了这个减速的具体情况，天文学家们开始进行探索，在距离爱因斯坦去世43年之后，也就是1998年，美国当时组成两个有多国顶尖科学家在内的团队，几乎同时对于这一问题展开了研究，这两个团队分别是超新星宇宙学计划和高红移超新星搜索队。

这里提一下，这两个团队最初还有一个目的，就是为了验证超新星是否可以作为宇宙测量的尺子。这个问题后续会专门发布文章来讲解。

这两个团队经过一段时间的研究和观测，得出了一个让人大跌眼镜的结果：

宇宙在前70亿年，的确是在减速膨胀的，可是自从70亿年前的某个时间节点开始，宇宙开始加速膨胀了！

这样一个完全出乎意料的观测结果，从根本上动摇了人们对宇宙的传统理解。

那么到底是什么样的力量，在促使所有的星系和物质都在加速远离呢？科学家们将这种神秘的来源，称为''暗能量''。

暗能量的特性：

但暗能量到底是什么呢？时至今日，人们也还是没搞清楚，虽然它取名能量，可是它和我们所认知的所有能量形式都不一样。根据观测的现象，人们只知道它具备一些特性：

首先就是它和引力一样，是一种宇宙的力量，而且这种力量和引力一直在相互对抗。科学家把这种类似于反引力叫做斥力，也就是说，宇宙爆炸的前70亿年，由于物质质量较大，距离较近，所以引力远大于斥力，受引力约束，宇宙减速膨胀，而到了某个节点之后，星系等运行越来越远了，引力逐步降低，斥力占了上风，所以宇宙又开始加速膨胀了。

这也解释了地球和人类等等为什么没有加速膨胀，因为在这样的小尺度和小范围上面，引力占据绝对的上风。

其次是暗能量应该是在宇宙中均匀分布的。通过科学家对于宇宙中光子的观测，无论从哪个方向观测哪个星系，星系相互之间，都是以相同的速率相互远离的，哪怕是在宇宙的最边缘地带。也就是说，这股暗能量充斥在宇宙各个角落，作用力很稳定。

第三是，暗能量可能会和光发生中和作用，也会吞噬暗物质。通过暗物质那一期我们知道，星系团由于有暗物质的帮助，所以能够聚在一块，可是整个星系团却在加速移动，那就说明，引力肯定是小于斥力的。

这就只有两种情况了，一是在真空中，因为真空中没有常见物质，所以质量极低，也就会让斥力占主导，所以是宇宙中那些没有天体的真空在膨胀，导致整体看来宇宙也在膨胀；二是暗能量其实在吞噬物质（或者和物质发生中和湮灭），如果把物质减少了，那么质量就会降低，引力自然减小，可是根据观测，可见物质并没有明显减少，因此很有可能吞噬的是暗物质，消耗了暗物质，星系团整体引力减小，出现宇宙加速膨胀现象。

暗能量的研究意义：

虽然现在来说暗能量依旧充满了神秘，可是科学家们建立的模型，指向了研究暗能量的意义十分巨大。

首先就是逐渐被人们遗忘的宇宙常数。这个爱因斯坦曾经随手添加的、被认为是错误的常数，就是一种均匀充满空间的常能量密度。爱因斯坦曾经认为这个宇宙常数的比值，是恒定的，为-1，经过现代宇宙学家的不断观测证实，套用这个结论很趋近现在的研究发现。

还有一些人认为这个比值不是固定的，可能比-1更小（幽灵模型），也就是所谓的能量密度随时空变化的动力学标准场等。

不管是哪一种，都可能对于宇宙的未来，有着十分重要的意义。

因为现在宇宙膨胀速度越来越快，那么到底会不会无休止的膨胀下去呢？

如果不会，那又会是什么力量来阻止宇宙膨胀加速呢？如果会，那就说明这类似于一枚炸弹爆炸，早晚有一天宇宙会分崩离析。这也是根据幽灵模型推断的宇宙大撕裂观点，即可能在167亿年之后，地球就会被暗能量给彻底撕裂。

不过对于这个结果我们丝毫不用担心，一是因为地球和太阳的寿命应该都不会超过50亿年了，大家都坚持不到那个时候，世界末日还早得很；二是根据最新观测数据——2013年普朗克卫星给出的结果：宇宙中暗能量占68.3%，暗物质占26.8%，普通物质只占4.9%。

也就是说，对于我们的宇宙，我们未知的，远远大于已知。可即使如此，我们照样能够安稳地生活、微笑着面对每一天。