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宇宙学常数
我们前面讨论过宇宙加速膨胀似乎是由暗能量导致的,但我们并没有详细讨论暗能量的本质。
这一问题的真相是我们实际上还不知道暗能量到底是什么。
但我们有一个最受欢迎的候选者:宇宙学常数(ologistant)。
这一节我将详细地讲讲宇宙学常数。
宇宙学常数最初是由阿尔伯特·爱因斯坦在1917年引入的。
在那时人们还不知道宇宙正在膨胀,爱因斯坦引入了他的宇宙学常数是为了得到一个静态(也就是既不膨胀也不收缩)的宇宙学模型。
当然我们现有很多证据都表明宇宙正在膨胀。
当爱因斯坦知道这一点时立马就撤销了他的宇宙学常数,把它当做自己的失误扔进了垃圾堆。
但是实际上,宇宙学常数是他的理论中一个自洽的修正,只是当时还用不上罢了。
这样的认知一直持续到人们发现了宇宙加速膨胀。
宇宙学常数描述的是一个无处不在的力,它可以同时以相同的强度吸引(或者排斥)宇宙中所有的粒子。
这正是人们解释宇宙加速膨胀需要的东西。
我们需要做的就是确定宇宙学常数的数值,使宇宙以正确的加速度膨胀。
以上就是到目前为止对宇宙加速膨胀最简单的解释。
人们已经把宇宙学常数定为符合所有当前观测结果的数值。
当然,我们可以期待我们拥有的数据的质量在将来的几十年内得到显著提升。
在那时我们将再次确定宇宙学常数还能不能与之相符。
如果符合,就将证明宇宙学常数确实存在。
如果不符合,那么我们就需要再次开动想象力了。
至于现在,我们可以猜猜宇宙学常数的存在意味着什么。
这个问题很有意思,因为宇宙学常数虽然简单,但却带来了一些问题。
关于宇宙学常数第一个,也是最重要的问题是:如果它导致了现在宇宙的加速膨胀,那么它的值在早期宇宙必须经过非常仔细的微调。
而“微调”
一直是物理学中棘手的东西。
难点在这里,如果你提出一个理论去解释一个物理现象,但你的论证要求一些东西必须取极度特殊的值,这会导致你的理论变得不那么让人信服。
宇宙学常数的微调来源于宇宙学常数不随时间改变这一事实(它是一个常数)。
这意味着如果我们要求今天宇宙膨胀的加速度是一个恰当的值,那么在非常早期的宇宙,宇宙学常数和当时的能量尺度相比必须非常非常非常小,但并不是零。
相反宇宙学常数太大,那么宇宙加速膨胀就会在早得多的时间发生。
这样的话,恒星和星系将永远不可能形成,生命也不可能出现了。
而如果它再小一些,就不会产生足够的加速度,我们就可能永远都不会注意到宇宙加速膨胀。
为了使我们的宇宙膨胀恰好处于符合观测的甜区,宇宙学常数必须有一个十分特殊且高度精确的值。
这一精确度一般被定为10的120次方(1后面跟着120个0)分之一。
在加入量子力学后,刚刚描述的宇宙学常数问题更严重了。
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