暗能量存在是真的吗?我们能否拿来运用真相究竟是什么?

cht 2024-01-23 15次阅读

我们过去对于宇宙的理解可能真的太少了,少到我们至今所观测到的所有物质可能仍不到整个宇宙组成的5%。

并不是说这些能量或者物质距离我们太过遥远,而是它们可能就在附近,而我们却全然不了解它。

其中站着将近宇宙组成7层的暗能量到底是什么来头?我们能够掌握它来改变宇宙的未来吗?暗能量dark energy到底是什么?这听起来有种2的名字,难道是暗影大人的新能力吗?其实暗能量的暗指的是我们看不到也摸不到,用上各种波段的电磁波都察觉不到,甚至现今没有任何仪器能侦测到它的存在。

因为我们无法感受到它,不知道它的形态,所以称为暗能量。

暗能量存在是真的吗?我们能否拿来运用真相究竟是什么?

同样的你可能也听过的暗物质,暗物质并不是指某种特定物质,任何我们现在还无法探测到的都可能是暗物质的其中一种。

近年某些暗物质面纱底下的容貌已经逐渐能被我们窥见了,例如伪中子。

既然摸不到也看不到,我们怎么知道暗能量存在还是只存在我们的综合想象中?1916年爱因斯坦推导出广义相对论,解释物质和能量如何影响时空的弯曲和演化。

但是若宇宙中只有物质,那么宇宙应该会受引力吸引而塌缩,因此需要反向的能量来平衡引力这股能量平均的存在于空间当中。

暗能量存在是真的吗?我们能否拿来运用真相究竟是什么?

1998年暗能量这个词才由物理学家迈克特纳提出,暗能量不只存在于理论上的预测,同时其他天文学家开始发现我们熟知的银河系并无法代表整个宇宙。

原来夜空中很多像是星云的天体其实都是遥远的星系,宇宙远比以前认为的大得太多了。

1929年哈勃进一步发现这些星系竟然正在远离我们而去,而且距离我们越远的星系远离的速度就越快。

哈勃观测到的结果显示整个宇宙正在膨胀。

但还有一个问题,就是这个宇宙的膨胀速度是随着时间经过越来越快的加速膨胀,还是随着时间趋缓减速膨胀?

为什么这个问题很重要?如果宇宙正在加速膨胀,那么只考虑引力就不够了。

为了抵抗向内塌缩的引力,势必要有股力量将宇宙向外加速推开。

这时候就需要加入暗能量的存在了。

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为了确认宇宙正在减速还是加速膨胀,好推算暗能量是否存在,科学家再次将目光投向宇宙深处。

随着观测技术越来越进步,如果我们将望远镜头对向更加遥远的宇宙深处,就能看到更早期的宇宙样貌,帮助我们了解宇宙过去的样子。

早期宇宙画面至今仍不断,透过遥遥137亿年的时间抵达地球,被我们观测到,称为宇宙微波背景辐射。

有趣的是,根据这些照片,我们能发现早在137亿年之前,宇宙各处就不是均匀的了。

透过分析这些微波的分布,科学家能计算出当时宇宙的组成成分。

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这时我们发现目前的已知物质,也就是元素周期表上看得到的原子,只占所有能量的4.93%,而看不到的暗物质占27.17%,那还有67.9%将近七成的组成是什么?科学家认为就是暗能量。

暗能量占的比例这么高,那我们未来有机会从空间中汲取无限的能量吗?先不要想的那么美。

其实暗能量在宇宙中的密度很低,依照值能等价公式,质量跟能量是可以互相换算的。

换算下来,暗能量每立方公分只有10的-24次方公克。

相比之下,水的密度是我们都知道的每立方公分一公克,真的微乎其微。

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之所以暗能量在宇宙中占的能量比那么大,是因为它均匀地存在于广大无垠的宇宙中,不像一般的物质,只集中在一些星系和星体中。

现在我们知道暗能量存在,而且量也不少。

但回到最关键的问题,这些暗能量到底是怎么来的?

科学家普遍认为,暗能量是来自真空能量。

根据量子力学,我们过往认为的真空,其实会不断短暂地出现粒子并消失,而这些量子掌握便会产生真空能量。

虽然这听起来很玄,而量子力学,除了能在真空中产生真空能量之外,这个过程,甚至可能帮助我们开启虫洞。

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科学家也提出了其他可能的暗物质理论,比如认为暗能量不是来自于真空能量,而是由一种未知的粒子场所驱动,而这个场与时间有关。

导致早期和晚期宇宙的观测结果有差异,目前我们还不知道它确切是什么。

有人可能想问了,研究暗能量对我们真的那么重要吗?其实它不只影响宇宙过去演化的历史,也影响着我们将来的命运。

由于宇宙膨胀,物质的密度会因为膨胀被稀释,但如果暗能量是常数,就代表密度不会改变,因此宇宙会膨胀的越来越快,导致遥远的星系加速离我们远去。

最后暗能量会超过所有的基本作用力,包括引力、电磁力和核力,星系、太阳系和地球都将被拉开,甚至中子和质子都互相分离了,使原子不复存在,进入大撕裂时期,也将是宇宙最孤独的结局。

不过这是100多亿年之后的事情,在那之前,地球会先被死去的太阳吞没,我们应该要先烦恼的是如何移民其他星球才对。

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最后总结一下,暗能量到底是什么?很抱歉经过了几十年的努力,我们得到的依旧只是一个问号。

我们或许已经掌握许多物质运作的原理,也开发出许多高科技产品,但在宇宙中还有许多未知等待我们去探索,而它深深关系到我们的过去和未来。


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