购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

3.3 重力和暗能量

引力本身就可以使宇宙不稳定。如果将一些物质完美地均匀分布在吞吐量空间,这个系统是不稳定的,就像一块岩石在尖顶上保持平衡。只要条件保持完美,物质就会保持均匀,岩石也会保持平衡。然而,轻轻地推那块石头,它就会离开平衡。对于只有引力的宇宙也是如此,因为最微小的扰动将导致局部空间体积失控的引力增长,从而实现更大的密度。这种增长一旦开始,就永远不会停止。这个最初过密的区域将增长到更大的密度,并更有效地吸引物质。事实上可以证明,静止物质的任何初始静态分布都会在其自身引力下坍塌,不可避免地导致黑洞。

爱因斯坦最初的解决方案是添加其他东西——宇宙常数。在他的方程中,一个由宇宙常数主导的宇宙会看到任何两点之间的距离随着时间的推移而增加。换句话说,万有引力的作用是将质量相互吸引,但宇宙常数的作用是将任何两点分开。

这不是一个令人满意的解决方案。如果让一个物体离另一个物体太近,引力会克服宇宙常数,导致失控的引力增长;如果把一个物体移得太远,宇宙常数会克服引力,无休止地加速这个物体。

1922年,亚历山大·弗里德曼(Alexander Friedmann)推导出了控制宇宙如何均匀填充的方程。在世界其他地方,乔治·勒梅特(Georges Lemaître)、霍华德·罗伯森(Howard Robertson)和阿特·瓦克(Art Walker)也得出了同样的解决方案。该解决方案最疯狂的是,它明确表明宇宙的时空结构不能保持静止,相反,它必须扩展或收缩以使其稳定。

科学界的共识是我们不需要宇宙常数。我们将其视为另一种具有自身特性的广义能量形式——暗能量。爱因斯坦错过了它,因为他坚持宇宙是静态的,并发明了宇宙常数来实现这个目标。

最近的研究表明,引力可能是一种涌现(emergent)现象,而不是一种基本力 [4] 。具体来说,重力遵循热力学第二定律,在该定律下,系统的熵会随着时间的推移而增加。科学家们使用统计数据来考虑所有可能的质量运动和所涉及的能量变化,发现彼此之间的运动比其他运动更可能在热力学上发生。此外,暗能量导致热体积定律对熵的贡献。换句话说,引力和暗能量是为了让宇宙更加稳定。 7pzP5dA2IVbb5Hse0Kpu/ALrd3l0uiHLjB3Lg4zhJvjnx/bf5XKOKAftMwmP0MQ8

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×