在遥远的未来,暗能量是否会耗尽,宇宙是否会再次收缩?

时间:2022-05-19 13:29:59   作者:
尽管叫暗能量,但它并不是什么能源,也不是什么可以耗尽的东西。在物理宇宙学中,充满宇宙的物质用一个非常简单的模型来表示:所谓的各向同性完美流体。也就是说,任何物质的特性都完全取决于它的密度和压强。两者之间的关系就是所谓的状态方程。

这种物质中最简单的一种叫做尘埃:没有或可以忽略压力的物质。这里的关键词是可忽略的我们讨论的是,任何明显小于相对论的压强。也就是说,在海洋最深处的压力?可以忽略不计。太阳内部深处的压力?基本上可以忽略,因为电子是相对的,但质子,还不是。无论如何,像地球和太阳这样的东西都是紧凑的物体,是宇宙万物中的尘埃斑点,它们只是通过引力相互作用,更不用说其他恒星和行星了,所以它们之间真的没有压力。所以基本上所有可见物质都是尘埃。还有传说中的暗物质:它也是尘埃。

在宇宙遥远的过去,有一段时间辐射占主导地位:也就是说,具有如此高压力的物质,其压力在其引力行为中发挥了重要作用。相对论气体。但随着宇宙的膨胀,相对论性气体冷却并变得非相对论性,结果就是尘埃。如果不是因为,据我们所知,宇宙膨胀的速度正在加速,那么这个故事就结束了。在方程中,这可以用所谓的宇宙常数来解释,但这个常数是什么呢?一种可能性是它根本不是一个常数,而是某种物质形式。如果是,它的压强是多少,它的状态方程是多少?奇怪的结果是,它会有巨大的负压。因此,它对引力的贡献是排斥的。所以当它占主导地位时,它加速了物质相互远离的速度,也就是说,加速了膨胀。

此外,膨胀释放的能量完美地平衡了书本,所以这个常数确实保持不变:即使其他物体的密度下降,负压物质的密度仍然保持不变。这个负压是什么?我们不知道。所以,作为聪明的猴子,我们通过给它一个名字来假装我们知道的比实际多:暗能量。

我说过,暗能量密度是恒定的。但如果不是呢?即使暗能量消失了,膨胀也会继续。它将停止加速。相反,重力会继续使其减速。但要扭转它,我们需要更大的引力,也就是说,比我们所观察到的,密度大得多的普通物质,尘埃。就目前的情况来看,即使暗能量突然消失,似乎也没有足够的引力使膨胀停止,更不用说逆转膨胀了。
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