什么是暗能量?

所谓的暗能量就是宇宙中存在一种使河外星系之间的加速远离的空间机制 。能够是河外星系在视向加速远离的科学解释有两个:其中之一就使宇宙能够加速膨胀的暗能量;第二个原因就是万有引力 。许多人,是所有人都认为:万有引力会是宇宙收缩,星系之间会相互靠近 。但这是一种想当然,错的太离谱了,在局部的宇宙空间可能会如此,即使是上帝站在宇宙质量中心观测也不会得到这样的观测结果 。
你见过在地心引力场中云层下两颗雨滴之间在下落时会越来越近吗?答案是否定的 。如果你是一只被龙卷风带到云层上的一只蚂蚁,在搭乘一颗雨滴降落地面的途中,这只蚂蚁会看到在它上面的雨滴在加速飘向云端,在它下面的雨滴也离它越来越远 。蚂蚁可能会想,如果地球是水晶做的它就会看到地球另一面的雨滴会离它越来越近 。
没错这是一只懂得万有引力定律和自由落体运动规律的三维空间的蚂蚁,它会观测到它所在半球的雨滴都在加速远离,而另个半球的雨滴都在加速靠近 。只有在它附近相同等势面上的雨滴之间的雨滴之间的距离是不变的 。也就是说三维空间的蚂蚁观测到雨滴有50%以上的蓝移,和不足50%红移,还有极少部分是谱线特征点不动的雨滴 。
而另一只懂得爱因斯坦广义相对论的蚂蚁却在思考,空间弯曲到什么程度时,就看不到另外半球的蓝移的雨滴了呢?它最终找到了答案:当它所在位置空间的光线弯曲半径ρ小于它距地心的距离d时,即ρ<d,它就再也看不到水晶球那一侧蓝移的雨滴了,它发现原来那些透过水晶球迎面而来的雨滴,已经移了头顶的天空中,越飞越高,越飞越远 。
暗能量被物理学界正式接纳为科学概念始于2011年10月4日,请看当日的新华社快讯:诺贝尔物理学奖于北京时间2011年10月4日揭晓,美国加州大学伯克利分校天体物理学家萨尔?波尔马特、美国/澳大利亚物理学家布莱恩?施密特以及美国科学家亚当?里斯获得2011年诺贝尔物理学奖 。
瑞典皇家科学院授予这三人奖项的原因是他们“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀” 。[1]宇宙膨胀的概念据说来自于著名的美国天文学家哈勃,哈勃太空天文望远镜就是以他的名字命名的 。宇宙膨胀并不是哈勃的观测结果,而是哈勃对河外星系之间相互退行现象的推论,事实上河外星系之间相互退行也是观测结果的推论,真正的观测结果是发现河外星系所发出的光线的谱线特征点普遍存在红移现象 。
20世纪初,斯里弗对旋涡星云光谱作过多年研究,发现谱线红移现象 。在斯里弗观测的基础上,哈勃与助手赫马森合作,对遥远星系的距离与红移进行了大量测量工作,发现远方星系的谱线均有红移,而且距离越远的星系,红移越大,于是得出重要的结论:星系看起来都在远离我们而去,且距离越远,远离的速度越高 。
1929年他通过对已测得距离的20多个星系的统计分析,更进一步发现星系退行的速率与星系距离的比值是一常数 。两者间存在着线性关系 。这一关系后被称为哈勃定律 。这一结论意义深远,因为一直以来,天文学家都认为宇宙是静止的 。若认为红移是星系视向运动的多普勒效应造成的,则红移-距离关系表明,距离越远的星系正以越来越快的速度远离我们 。
运用广义相对论,人们通常把哈勃定律解释为宇宙膨胀的必然结果 。哈勃定律的发现有力地推动了现代宇宙学的发展 。[3]这一发现直接导致俄裔美国天体物理学家伽莫夫的“宇宙大爆炸理论”,他认为,我们的宇宙诞生于约137±2亿年的一次大爆炸,星系天体的退行原因正是这次宇宙大爆炸的冲力导致的 。


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