真空能

假如暗能量真的是爱因斯坦添加的宇宙常数，这个数值到底有多大，这个东西是与普朗克常数、万有引力常数一样的基本常数吗？我们仍然不知道这个常数是因何而来的。我们只是为了解释某种现象而硬塞了一项数值进去。

我们曾经说过，对于量子物理学家来讲，真空其实是沸腾的粒子海洋，真空之中蕴含着能量，但是，我们日常的工作生活从来也感觉不到这种能量的存在。因为我们关心的是能量的变化，能量的差值，而不是能量的绝对值。我们说珠穆朗玛峰是世界最高峰，海拔8844.43米，说马里亚纳海沟是世界最深的深渊，最深处在海平面以下11034米。我们为什么都是从海平面算起呢？我们为什么不考虑脚底下还有6400千米的地球半径呢？因为海平面是一个人为标定的0点，这么做最方便。与此类似的还有温度，0摄氏度可不代表没有温度。同理，科学家们也把真空视为能量的0点。这样计算是最方便的。反正在一般情况下，你也找不到比真空的能量更低的东西了。因此，真空能也叫“零点能”。

但是，在计算宇宙之中的总能量的时候，似乎不能忽略真空本身具有的能量。假如真空能量计算值可以和观测数值相匹配，那么科学家们就有把握认为，宇宙常数的实质就是长期被大家忽略的真空能。

可惜计算出来的数值大相径庭。天文学观测的数值一般误差都很大，能搞对数量级就很不错了。哈勃最开始测量仙女座星系的距离有80万光年，现在我们已经修正到了250万光年。可是真空能和暗能量不属于这种误差量级，不幸的是，多数粒子物理理论预言的真空能比暗能量大了120个数量级。一个数量级代表10倍，120个数量级代表一个大得难以想象的数字。

理想很丰满，现实很骨感。虽然真空能从理论上分析的确很有道理，但是数字完全对不上。量子物理学家们也懵了，虽然量子物理学家们很擅长消除计算中出现的无穷大，但是这回他们没有搞定，多出来的真空能他们怎么也没办法抵消掉。毕竟到现在为止，量子力学和广义相对论都是无法调和的，搞不定才是常态。

不管是哪种理论，暗能量的斥力特性都是必须保留的，处处均匀的特性也应该保留。类似的还有标量场理论，这个理论的外号叫作“第五元素”。

我们在讲暗物质的时候，讲到过修正牛顿动力学。对于暗能量来讲，同样是他们施展的舞台。他们或许只要把某条简单的曲线多扭几个弯就可以和观测匹配得不错。但是他们的理论总是没什么人喜欢，况且我们在讲暗物质的时候，牛顿修正力学理论还遭到了重创。

到现在为止，也没人知道暗能量到底是什么东西。但是科学家们已经公认，宇宙大爆炸开始的一瞬曾经有过暴涨的阶段，膨胀速度极快，似乎那时候宇宙常数特别大。暗能量在空间上处处均匀，似乎是个常数。但是在时间维度上呢？过去的宇宙常数和今天的宇宙常数是一样的吗？总之，关于暗能量的许许多多问题，都依然是宇宙未解之谜。

通过这三节的内容，我把暗能量的来龙去脉大致给你梳理了一遍，你至少搞清楚了科学家们正在研究的暗能量到底是怎么回事。在我们的生活中，这个词经常会被一些搞伪科学的，或者神秘主义爱好者所利用，把暗能量当作许多超自然现象的解释。甚至还有用暗能量来解释神佛鬼怪和灵魂的。你一定要记住一点，暗能量只有在整个宇宙这样的大尺度上才能体现出来，甚至在银河系这样的尺度中，暗能量的效应都几乎观测不到。记住了这一点，你就能有理有据地识别出伪科学了。

还有一点，如果你看完了这一章，觉得很有意思，也想自己研究暗能量，那么，我必须提醒你，要研究暗能量有一个前提，那就是必须要先学习广义相对论，如果没有这个基础，你就永远也不可能取得与同行对话的资格。

最后，我给大家找了一个讲解暗能量的视频，其中特别提到了暗能量和爱因斯坦的联系。如果你有兴趣，在我的微信公众号“科学有故事”中，回复“暗能量”这三个字，就可以观看了。 8w9J11qu7uf4tq2Es/qMcBbh6c44snl3XnKilj+KYXFAhqTVDRR1JNyPJGGOX23X