是谁给了宇宙膨胀一个加速度

目前，宇宙的构成是由暗能量主导的(第一部分)。大爆炸开始时，暗物质主宰了宇宙(下)

夜晚仰望星空，看到满天的星星，人们不禁感叹:宇宙如此之深。

随着科学技术的进步，人类对宇宙的认识正在加深。

最近，瑞典乌普萨拉大学的研究人员提出了一个全新的宇宙模型。该模型认为整个宇宙位于某个维度的膨胀“气泡”的边缘。这个新模型有助于解开宇宙中暗能量的秘密。

暗能量加速了宇宙的膨胀

1929年，美国天文学家哈勃发现广阔的宇宙不是静止不变的。事实上，它一直在扩张。

科学研究和天文观测发现，宇宙自大爆炸以来一直在膨胀，星系的分离是膨胀的具体表现。

1998年，两个国际超新星研究小组通过对超新星Ia的观察和分析，独立地发现宇宙不仅在膨胀，而且在加速膨胀中国科学院国家天文台研究员高长军告诉《科学日报》。

事实上，解释宇宙加速膨胀是现代科学中最大的挑战之一。原因是，根据爱因斯坦的广义相对论，宇宙中的所有物体都必须由于重力的作用而相互吸引，这将不可避免地导致宇宙的膨胀会越来越慢，也就是说，宇宙的膨胀应该减慢，而不是加速。

那么，你如何解释宇宙加速膨胀？宇宙的加速度来自哪里？显然，这要求宇宙中有某种东西可以产生排斥力，并且是它推动宇宙更快地膨胀。科学家推测，暗能量是宇宙加速膨胀的驱动力，也就是说，暗能量是空间的排斥力。

暗能量中所谓的“黑暗”一方面表明它不发光，另一方面表明我们对此一无所知。美国天文学会主席腰乃曾经说过:“暗能量太不可思议了。每个人都在寻找解释它的方法。”

高长军说暗能量是一种未知的能量形式，它分布在整个宇宙中，加速宇宙的膨胀。最近的宇宙学观察显示，熟悉的原子物质(重子)只占宇宙总能量的4%，而其余的能量是看不见的暗物质和暗能量，其中暗物质占23%，暗能量约占72%。

光荣回归的宇宙常数

谈到暗能量，宇宙常数是一个不可忽视的概念。它最初是由爱因斯坦提出来获得宇宙的静态模型的。

1915年，爱因斯坦发表了他的广义相对论，这是一种结合了空间和时间的引力理论，也是研究宇宙学的基础。因为我们的宇宙是由地球、太阳、银河系和其他物质组成的，物体之间的引力相互作用使我们的宇宙不可避免地收缩。

“然而，在20世纪初，人们认为我们的宇宙是静止的，没有膨胀或收缩。为了抵消宇宙中物质重力引起的宇宙收缩，使宇宙静止，爱因斯坦在他的广义相对论引力场方程中加入了一个宇宙常数项。这一常数的动态效应相当于排斥力，它只是抵消了物质之间的吸引力，因此宇宙可以处于静止状态。”中国科技大学物理学院的天文学教授孔旭曾说。

然而，随着哈勃定律的发现，人们意识到宇宙不是静止的。爱因斯坦从引力场方程中去掉了这个常数，并声称引入宇宙常数是“他一生中犯的最大错误”

“现在科学家们重新引入了宇宙常数，这与爱因斯坦解释静态宇宙模型的介绍不同。宇宙常数现在被用作暗能量的候选者，也就是说，作为一个排斥项。如果宇宙常数足够大，排斥力可能大于物质之间的吸引力，这可以很好地解释宇宙加速膨胀。”高长军说道。

事实上，早在1930年，天体物理学家就指出，爱因斯坦的引力场方程和宇宙常数不能导致一个完全静态的宇宙:因为引力和宇宙常数是不稳定的平衡，一个小扰动可以导致宇宙不受控制的膨胀和收缩。然而，暗能量的发现告诉我们，与重力竞争的宇宙常数不仅存在，而且极大地扰乱了我们的宇宙，使它“加速”。经历了这一系列的波折之后，宇宙常数光荣地回归了。

除了宇宙常数，科学家们也在积极考虑暗能量的其他候选物。例如，有些人认为暗能量可能是一种假想的能量，它也分布在整个空间，但它会随着时间而变化，甚至会聚集在不同的地方。暗能量的其他候选者也可能是修正的引力理论，它在小尺度上被表示为引力，在大尺度上被表示为排斥力。

气泡上的四维宇宙

新提出的气泡模型也是解释宇宙加速膨胀的一种观点。这个模型引入了一个不同于众所周知的空间和时间的维度。整个宇宙被放置在这个维度中一个正在膨胀的“泡泡”的边缘。宇宙中的所有物质都对应于可以延伸到额外维度空间的弦的末端。根据这个模型，在另一个维度的空间里可能会有其他的“泡泡”，在这些“泡泡”上也可能有其他的宇宙。

研究人员认为，这种扩大的气泡模型是一个新概念，它与弦理论的框架是相容的，也有望被用来解释暗能量的奥秘。弦理论的基本思想是，自然界的基本单位不是像电子、光子、中微子和夸克这样的点状粒子，而是非常小的线性“弦”。弦理论可以在一个数学框架内统一20世纪物理学的两个基本理论——相对论和量子力学。

弦理论确信，至少需要十个维度来建立一个理论框架，使描述微观世界的量子力学与描述宏观重力的广义相对论兼容。弦论者假设宇宙中的所有粒子都被限制在一个四维膜宇宙中，这个膜宇宙被嵌入到一个更高维度的空间中。但是引力子可以渗透进和渗透出膜宇宙。

然而，弦理论还没有被实验证明。

高长军认为，泡沫模型的思想类似于DGP (Dvori-Gabadadze-Porrati)模型。他说，DGP模型认为我们的四维宇宙嵌入在一个五维空间中，我们观察到的所有物质都局限在这个四维宇宙中。重力在小范围内是四维的(四维的)，并且会更强。然而，在更大的距离上，它是更大尺度的五维空间，重力相应地减弱，这也可以解释为什么宇宙加速膨胀。气泡模型认为，在两个不同能量的五维空间的边界上有一个四维空间，就像二维圆的边界是一维圆，三维球的边界是二维球一样。我们的宇宙处于两个五维空间的边界——四维空间。

由此，我们可以看出我们的宇宙也不容易，“它顽强地生活在裂缝中”。