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是谁给了宇宙膨胀一个加速度

2019-01-18 来源:中国数字科技馆  浏览:    关键词:暗能量,宇宙膨胀,宇宙常数,宇宙模型,天文,科学,引力模型,宇宙学,弦理论,天体物理学

目前的宇宙构成以暗能量为主(上) 大爆炸初期暗物质主宰着宇宙(下)夜晚于天穹之下仰视星空,看到满天星斗,难免让人慨叹:宇宙如此深邃。

随着科技的进步,人类对宇宙的认识不时加深。

近日,瑞典乌普萨拉大学的研讨人员提出了一种全新的宇宙模型,该模型以为整个宇宙位于某个维度中一个扩张的“气泡”的边缘上,这一新模型有助于解答宇宙暗能量之谜。

暗能量让宇宙加速收缩1929年,美国天文学家哈勃发现浩瀚的宇宙并不是静态的、永世不变的,事实上它每时每刻都在收缩。

科学研讨及天文观测发现,宇宙从大爆炸开端,就在不时收缩,而星系彼此之间的分别就是收缩的细致表现。

“1998年,国际上两个超新星研讨小组经过对Ia超新星的观测和剖析, 各自独立地发现了宇宙不只在收缩,而且正在加速收缩。

”中科院国度天文台研讨员高长军通知科技日报记者。

事实上,解释宇宙加速收缩是现代科学中最大的应战之一。

缘由是依据爱因斯坦的广义相对论,由于引力的作用,宇宙中一切物体都必定相互吸收,这就必然招致宇宙的收缩会越来越慢,也就是说宇宙收缩应是减速的,而不是加速。

那么,如何解释宇宙的加速收缩呢?宇宙加速收缩的动力来自哪里呢?很显然,这需求宇宙中存在一种能够产生排斥力的东西,正是它推进了宇宙加速收缩。

科学家们猜测,暗能量是构成宇宙加速收缩的幕后推手,也就是说暗能量是宇宙空间的排斥力。

暗能量中所谓的“暗”,一方面标明它不发光,另一方面也标明我们对它一无所知。

美国天文学会主席柯施诺曾说:“暗能量是如此不可思议。

人人都在寻觅办法对它加以解释。

”高长军表示,暗能量是一种未知的能量方式,它散布在整个宇宙空间,加速宇宙的收缩。

最近的宇宙学观测标明,人类熟习的原子物质(重子物质)只占宇宙总能量的4%,而剩下的能量部分都是看不见的暗物质和暗能量,其中暗物质占23%,暗能量约占72%。

光彩回归的宇宙学常数说到暗能量,宇宙学常数就是一个绕不过去的概念。

它最初是爱因斯坦为了得到一个静态的宇宙模型而提出的。

1915年,爱因斯坦发表了他的广义相对论——一种将时空分离在一同的引力理论,这也是研讨宇宙学的基础。

由于我们的宇宙由地球、太阳、银河系等物质组成,而物体之间有引力相互作用,使得我们的宇宙必然会收缩。

“但是,在20世纪初,人们以为我们所在的宇宙是静态的,并不存在收缩和收缩的问题。

为了抗衡宇宙中物质引力将招致的宇宙收缩,使得宇宙处于静态,爱因斯坦在他的广义相对论引力场方程里参与了一个宇宙学常数项。

这个常数的动力学效果相当于排斥力,这个斥力与物质间的引力正好相抵消,宇宙才干静止。

” 中国科学技术大学物理学院天文系教授孔旭曾表示。

但是,随着哈勃定律的发现,人们认识到宇宙不是静态的。

爱因斯坦就在引力场方程中去掉了这个常数,并宣称宇宙学常数的引入,是他“终身犯的最大的错误”。

“往常科学家又重新引入了宇宙学常数,这和当初爱因斯坦将其引入以解释静态宇宙模型不同,往常的宇宙学常数被用来作为暗能量的候选者,也就是充任斥力项,假如宇宙学常数足够大,那么斥力就能够大于物质间的引力,就能够很好地解释宇宙加速收缩。

”高长军说道。

事实上,早在1930年,就有天体物理学家指出,爱因斯坦那参与了宇宙学常数的引力场方程并不能导出完整静态的宇宙:由于引力和宇宙常数是不稳定的均衡,一个小小的扰动就能招致宇宙发作失控的收缩和收缩。

而暗能量的发现通知我们,那作为与引力相抗衡的宇宙常数不只确的的确存在,而且大大扰动了我们的宇宙,使其正“加速飞奔”。

在阅历了这一系列迂回后,宇宙常数又光彩“回归”了。

除了宇宙学常数之外,科学家们也在积极思索暗能量的其他候选者。

比如有人以为,暗能量有可能是一种假想的能量,它同样散布在整个宇宙空间,但会随时间改动,以至能在不同的中央汇集。

暗能量的其他候选者也可能是一种经过修正的引力理论,它在小尺度上表现为引力,在大尺度上表现为斥力。

新近提出的气泡模型,也是解释宇宙加速收缩的一种观念。

这个模型引入了一个与我们熟知时空不同的维度,整个宇宙被安顿在该维度中一个不时扩张的“气泡”边缘,宇宙中一切物质都对应着能够延伸到那个额外维度空间的弦的末端。

依据这个模型,在另一个维度空间中可能还存在其他“气泡”,而这些“气泡”上也可能存在其他宇宙。

研讨人员以为,这个扩张气泡模型是一个全新概念,它与弦理论的框架兼容,也有望用于解释暗能量之谜。

弦理论的基本观念是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的“弦”。

弦理论能够使二十世纪两大物理学基础理论——相对论和量子力学在一个数学框架内统一同来。

弦理论确信至少需求十个维度才干树立一个理论框架,让描画微观世界的量子力学与描画宏观引力的广义相对论相互兼容。

弦理论家假定,宇宙中一切粒子都被局限在一个四维的膜宇宙中,而膜宇宙又镶嵌在一个更高维度的空间里。

不过引力子能够从膜宇宙中穿入穿出。

但是弦理论目前还没有被实考证明。

在高长军看来,气泡模型的思想相似于DGP(Dvali-Gabadadze-Porrati)模型。

他表示,DGP模型以为,我们这个四维的宇宙镶嵌在一个五维的空间当中,我们所观测到的一切的物质都被限制在这个四维宇宙之中。

引力在小尺度(四维)上是四维的,会比较强;但在距离更远的大尺度上是五维的,引力相应地也就变弱了,这样也能够解释宇宙为什么会加速收缩。

而气泡模型以为,在两个能量不同的五维空间的边境存在一个四维空间,这就像二维圆面的边境是一维圆周,三维球体的边境是二维的球面一样,我们的宇宙就在两个五维空间的边境-四维空间-之中。

由此可见,我们的宇宙也不容易,“它在夹缝中顽强地活着”。

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