暗能量与宇宙常数

上一节，我们讲到科学家们发现，我们的宇宙正在加速膨胀。按照过去的理论，这是不可能的。我们过去认为，宇宙膨胀应该是减速的。现在发现，宇宙就像被踩了油门，在加速膨胀之中。到底是谁在踩油门呢？这是个大问题。

为了解决这个问题，1998年，迈克尔·特纳引入了一个新名词，那就是“暗能量”，我们讲到最后一集，这个名字才浮现出来。因为讲暗能量只能从宇宙大爆炸的发现一路讲起，否则没有基础的人是根本听不懂的。所以，暗能量其实还是一个假想的概念。

看一看

研究暗能量，必须要从宇宙诞生的那一刻开始。138亿年前，宇宙从一个奇点之中诞生。爆炸后的一瞬间，物理法则开始生效，那个瞬间，一切都是温度极高的状态，随着宇宙的膨胀，温度开始下降了。到了第10—11秒左右的时候，粒子的温度已经降低到了我们现有高能物理理论能掌握的阶段。我们就可以计算那个时候究竟发生了什么事情。那个时候，夸克和胶子开始组合成质子和中子。第10 -6 秒时，宇宙产生了大批的质子与反质子对、中子与反中子对。但是数量并不匹配，正粒子比反粒子多了这么一丝丝。随后它们互相抵消湮灭，还剩下十亿分之一的中子和质子保留到今天。大爆炸以后1秒左右的时间段，电子和正电子也遭遇过类似情况，电子也多了一丝。我们看到的宇宙星辰就是由这残留的一丝正物质构成的。

在宇宙大爆炸大约3分钟后，宇宙浓汤的温度足够低了，原子核才能形成。一直到大爆炸以后38万年，宇宙的雾霾才逐渐散开，变得透明。光子才能痛快地在宇宙里不受限制地随意穿行。这就是大爆炸以后发出的第一缕光。这些光子已经被我们人类探测到了，这就是“宇宙微波背景辐射”，它能告诉我们宇宙早期的信息，以及宇宙之中物质含量的信息。因为这些光子几乎是穿行整个宇宙才落到我们的探测器里，它们一路之上受到的引力扭曲，穿过的气体，遇上的尘埃，都会在微波背景辐射之中留下痕迹。

通过对微波背景辐射的研究，大家发现，无论是普通物质还是暗物质，甚至暗能量，都会对宇宙的曲率有贡献。科学家们发现，我们的宇宙非常平坦，所以总物质量应该是接近临界密度，也就是每立方米5个氢原子的水平。可是现在统计下来，把暗物质也都算上，满打满算也才30%左右。因此，科学家们推测，剩下的这些就是暗能量。根据普朗克卫星的最新数据，暗能量占68.3%，暗物质占26.8%，普通物质仅占4.9%。

我们在讲到暗物质的时候，讲到过4种基本的力。暗物质可能有引力和弱相互作用。这个暗能量，连弱相互作用都不可能有。它只有引力，最奇葩的是它的引力是负数，也就是斥力。

那么我们大致可以这样描述宇宙膨胀，刚发生大爆炸的时候，宇宙膨胀极快，但是只要有引力在，必定是减速的，那时候暗能量的力量相对弱小。等到宇宙足够大了，物质足够稀薄了，物质相互之间变远了，引力开始变弱了，弱到一定程度，被暗能量翻盘压倒，最终，引力输给了暗能量的斥力。于是宇宙开始加速膨胀。

从宇宙膨胀先减速、后加速的情况来分析，暗能量似乎不会随着宇宙尺度的扩大而被分摊，它似乎和宇宙的尺度没关系。似乎暗能量是处处均匀，处处一致的。难道，神秘的暗能量就是当年爱因斯坦场方程里那个号称最大错误的宇宙常数吗？

的确，宇宙常数可以体现为一种排斥效应，这是个非常合理的解释。常数就意味着不变，当然不会随着宇宙的尺度发生变化，也不会有均匀不均匀的问题。所以说，爱因斯坦的确够厉害，连犯错误都能歪打正着。

目前估计，暗能量的数值是非常小的。因此我们在实验室里面也没办法测量出来。哪怕达到星系级别也看不出暗能量有多大的本事。但是，最可怕的一点就是它处处都一致，哪怕到宇宙边缘，人家还是不会衰减。在宇宙尺度上，引力只有甘拜下风。 jDVuWZdWWAX0jPJJMtT68v233JLZ32IBP5OMIMlDg5zgvdwCH9t4QwmXOEtmFJrU