暗能量与宇宙未来

2016-03-13 12:03 作者:admin 来源:未知

如果这些替代的暗能量理论能够成立,它们所指向的将是截然不同的宇宙未来:

根据精质等动力学标量场(scalarfield)模型,宇宙的未来将复杂得多;也许将继续加速膨胀下去,也许会减缓膨胀的速度,甚至走向收缩,导致宇宙最终以与大爆炸相反的“大坍缩”(bigcrunch)收场。
 

如果据幽灵模型,暗能量将不断增大,也许导致宇宙以越来越快的加速度膨胀。最终,宇宙将走向“大撕裂”(bigrip)。

精灵模型则给出了一个“振荡的未来”。张新民对《财经》表示,根据他提出的这一理论,整个宇宙将在加速膨胀和减速膨胀之间反复演绎,“大坍缩”和“大撕裂”这两种极端的情况都不会出现。

最大的困难,在于迄今为止,能够研究暗能量的手段仍然十分有限。最主流的仍然是借助超新星的观测。但有些人担心,特别是在宇宙早期,可能超新星的亮度也不是恒定的,它也有自己的演化过程。
 

即使这种担心可以排除,鉴于这些超新星距离地球非常非常遥远,观测它们的难度,在瑞斯看来就像在两个月球的距离之外观测一个60瓦的灯泡。即使哈勃望远镜具有非常高的敏感度,也存在难以消除的系统误差。
 

通过对大尺度宇宙结构(比如hv588鸿运国际团等)的研究,或许能为暗能量提供新的线索。一旦暗能量存在的话,hv588鸿运国际团的形成过程可能要更慢一些,因为引力需要先克服这种斥力。

一个空间探测计划斯隆数字巡天(SDSS)已经完成了第一阶段为期五年的运行,一旦全部完成之后,这一足以覆盖四分之一的天空的精细光学成像设备,无疑将披露更多的细节。

中国科学家也正在试图利用北京附近新上马的LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱望远镜)来观测超新星,从而探索在中国首次进行暗能量实验研究的可能性。而利用伽马暴(超大质量星体爆发而形成的宇宙高能辐射),也许将为进一步研究更早期的暗能量提供间接手段。
 

北京师范大学物理学教授朱宗宏在接受《财经》记者采访时指出,对于伽马暴天文学的探索还处在初级阶段,有点类似于1998年暗能量刚被发现时的超新星天文学,但其某些性质,从长期来看仍然有可能用来研究暗能量。
 

那么,是否有可能利用实验室来直接研究暗能量呢?一些人已经宣称,可以利用纳米技术来实现这一目标。瑞斯在接受《财经》采访时表示,一些科学家也希望利用短距离(short-range)的引力实验,发现暗能量的线索。
 

美国加州理工学院(CIT)的物理学家西恩卡罗尔(SeanCarroll)也对《财经》记者强调,要找到一个更具确定性的模型,不仅需要天文学上的数据,可能更需要来自粒子物理学的证据。尤其是2007年即将在欧洲投入运行的大型强子对撞机(LHC),或许“我们可以期待”。
 

由于对暗能量的性质、包括与其他物质的反应机理还不清楚,很多科学家认为,短期之内还无法对实验室内的工作寄予太大希望;更为现实的渠道,或许仍来自天文观测。

如果不出意外,普朗克(PLANCK)探测器将于2007年一季度正式升空,它将对天空进行更加精密的探测。在接受《财经》记者采访时,皮尔姆特也表示,由它所在的实验室负责设计的超新星加速探测器(SNAP),按照计划将于2013年或者2014年升空。
 

“在未来五到十年中,我们对于暗能量的性质或许将有更加清晰的了解。”英国诺丁汉大学物理与天文学院教授克里斯托弗康瑟利斯(ChristopherConselice)对《财经》记者说。

几乎没有人否认,暗能量对于整个宇宙学乃至物理学而言,都不是一场革命。1979年诺贝尔物理学奖得主斯蒂芬温伯格(StevenWeinberg)曾明确表示,“如果不解决暗能量这个‘路障’,我们就无法全面理解基础物理学。”著名华裔物理学家、1957年诺贝尔物理学奖得主李政道也断言,暗能量将是21世纪物理学面临的最大挑战。

但是,何时是这个“绝对配得上诺贝尔奖”的问题的终点,这还是一个巨大的问号。正如卡罗尔在接受《财经》记者采访时所言,“目前还没有任何理论,配得上这一奖赏。”

瑞斯也对《财经》记者强调,理论工作非常困难。在这样一个十分前沿的领域,何时能取得突破,的确难以预测。

在康瑟利斯看来,一旦暗能量得以真正证实,1998年两个超新星观测小组的负责人皮尔姆特、施密特,以及其他从事宇宙背景微波辐射研究工作的,都是比较有可能的候选人。也就在2006年6月,皮尔姆特、施密特和瑞斯三人,因在这个领域的杰出贡献,共同分享了该年度的“邵逸夫天文学奖”。


大撕裂理论

科学家称167亿年后地球将被“暗能量”撕裂。

据英国每日邮报报道,如果神秘暗能量撕碎宇宙,科学家最新提供的一份世界末日时间表能预测显示宇宙将发生怎样的变化:地球将从太阳系剥离,最终发生宇宙爆炸。

暗能量被认为占据宇宙70%成份,物理学家探索一种叫做“宇宙大撕裂”的理论,该理论认为暗能量最终将摧毁宇宙。

科学家声称,在世界末日来临的前两个月,地球将从太阳系剥离,在此5天之前月球脱离地球引力束缚。在时间终止前28分钟,太阳将被摧毁,在时间终止前16分钟,地球将爆炸。

这个黑暗世界末日预测是依据中国理论物理学家探索的一种潜在“暗能量”理论提出的,该理论指出神秘的暗能量遍及宇宙各个区域。学术研究将计算推测“未来”的一种可能性,由暗能量引发的世界末日。

“宇宙大撕裂”理论认为,暗能量将摧毁宇宙每个区域,在宇宙终结之前的3290万年前银河系将产生引力崩溃。令人感到欣慰的消息是,世界末日在遥远的167亿年之后才会出现,人们不必为此担忧。

暗能量被认为占据当前宇宙70%成份,这项最新研究预测了未来银河系将遭遇的终结命运。在“宇宙大撕裂”理论中,如果暗能量的压力和密度比值低于-1,它们将在有限时间内无限地扩张增长,同时暗能量可以排斥引力作用,这将对宇宙形成负面影响。

来自中国科技大学、中科院理论物理研究所、西北大学和北京大学的科学家共同探讨了“宇宙大撕裂”理论将出现的最坏结果,他们指出,我们希望从当前数据中推断出未来宇宙所遭遇的最坏结果,在最糟糕的情况下,在167亿年之后宇宙时间将终结于一次暗能量的“宇宙大撕裂”。


暗能量的可能候选

光压极为可能就是暗能量。由马克士威的光压方程式p=KT^4/c以及盎鲁效应(Unruh effect)T=ah'/2pi*k*c,我们可以得到光压p与加速度a的四次方成正比 ,这意味著光压会造成我们的四维宇宙时空加速度膨胀。光子由hv588鸿运国际中心被发射出来可一直到达宇宙边缘,透过光压的作用使宇宙膨胀,因此有些科学家认为光压为暗能量的可能候选者。


大坍缩理论

2003年2月9日据英国《每日电讯报》报道,美国航空航天局(NASA)本周将宣布一项新发现,证实宇宙中“暗能量”的确存在。这种暗能将会抵消宇宙hv588鸿运国际重力的作用,使宇宙一直不断膨胀下去,永远也不会发生如剑桥大学物理学家斯蒂芬·霍金教授所预言的那种“宇宙大坍缩”现象。NASA的这项声明将会彻底推翻在科学界争论了几十年的“宇宙大坍缩”理论,从而引发宇宙学上的革命。宇宙不会发生“大坍缩”。

  据报道,在过去一百年里,从阿尔伯特·爱因斯坦到斯蒂芬·霍金的大多数科学家们,一直都认为宇宙最后将停止膨胀,并由于hv588鸿运国际重心吸引力作用向内部坍缩,使所有hv588鸿运国际越聚越紧,最后形成一个紧密的物质团,从而摧毁宇宙中所有的生命。然而NASA最近的研究指出,科学家以前的这种理论是错误的。

  由于离我们远去的物体所发出的光波长会变长,而在光谱中,波长较长的光偏向红色。通过太空望远镜探索太空,科学家可以测量出hv588鸿运国际光谱的红移量,NASA科学家们通过测算,发现宇宙中的hv588鸿运国际正在以加速度远离我们而去,也就是说宇宙的确在加速膨胀。NASA的科学家认为,只有一种现象才能解释这种“加速”膨胀现象,那就是宇宙中确实存在着一种“暗能”,正是暗能引起了宇宙的这种加速膨胀现象。据此,NASA科学家认为宇宙膨胀的速度将越来越快,根本不可能发生如霍金等科学家所预言的宇宙膨胀到极限后发生的“大坍缩”现象。NASA新发现将改变人类宇宙观剑桥大学天体物理学家安东尼·拉森比教授对《每日电讯报》记者称,NASA的声明将改变人类的宇宙观。“这将是一个跨时代的发现。”而另一名科学家对记者解释道∶“这就像向空中扔出一个球,如果地球引力是惟一的作用力,这只球最后将减缓速度,并开始落向地面。可是现在我们从宇宙看到的却是这只球不但没有减缓速度下落,反而以加速度逃离我们而去。”他认为NASA的这项发现或许将成为人类宇宙学史上最重大的发现之一。爱因斯坦“最大的错误”原来正确宇宙的命运曾经困扰过人类历史上最伟大的科学头脑。1917年,为了使自己的广义相对论的等式成立,爱因斯坦曾设想宇宙中有一种未知的能量存在,他将其称之为“宇宙常数”,爱因斯坦认为这种名叫“宇宙常数”的能量能抵消hv588鸿运国际引力的作用,使宇宙保持一个不变的大小。然而,当后来天文学家通过哈勃望远镜发现宇宙正在不断向外膨胀的天文学证据后,爱因斯坦不得不放弃了他的观点,认为“宇宙常数”是他科学观点中一个最大的错误。不过,NASA的新发现将显示,爱因斯坦提出的“宇宙常数”观点完全正确,尽管爱因斯坦认为“宇宙常数”存在的理由是错误的。

  在1998年创下全球天文数字销售量的科学书籍《时间简史》中,剑桥大学物理学家斯蒂芬·霍金断定宇宙最终将结束膨胀,并向内部坍塌毁灭。霍金教授的观点早在1997年就遭到不少科学家的挑战和质疑。NASA的研究数据将彻底结束人类宇宙史上这个最具悬疑的大争论。

  霍金教授在接受记者采访时,对NASA的发现他并不感到气馁,他称自己仍将继续坚持自己的理论,并认为他的理论和NASA的发现完全可以兼容。地球和人类照样会毁灭,尽管NASA的发现意味着宇宙将永远膨胀下去,不过对于人类的命运来说,宇宙永远膨胀和膨胀之后“大坍缩”的结果都是一样的。因为当宇宙膨胀到一定时间后,宇宙中所有普通物质如恒星和行星的能量,包括太阳都将被消耗殆尽。在数万亿年后,宇宙中将到处充满巨大的黑洞,黑洞碰撞后将不断引发宇宙间的大爆炸,到那时,宇宙中将空无一物,只有无所不在的“暗能量”。