宇宙常量

宇宙常量

所謂宇宙常量,是對真空中的能量的數學表述,並用希臘字母的第11個字母“拉姆達”表示,這種能量也被認為是神秘的“暗能量”,而這種神秘能量正在讓宇宙不斷加速膨脹。

來歷

科學巨匠愛因斯坦他在1915年的相對論中提出一組引力方程式,方程式的結果都預示著宇宙是在做永恆的運動,這個結果與愛因斯坦的宇宙是靜止的觀點相違背,為了使這個結果能預示宇宙是呈靜止狀態愛因斯坦又給方程式引入了一個項,這個項就是現在人們稱之為的“宇宙常數”。 所謂宇宙常量,是對真空中的能量的數學表述,並用希臘字母的第11個字母“拉姆達”表示,這種能量也被認為是神秘的“暗能量”,而這種神秘能量正在讓宇宙不斷加速膨脹。

由暗能量包圍的宇宙圖由暗能量包圍的宇宙圖

 

宇宙常量宇宙常量

後來人們經過哈勃空間望遠鏡觀測發現,事實上宇宙是在不斷膨脹著的並且這一觀測結果完全與引入“宇宙常數”之前的引力方程的計算結果相符合,愛因斯坦得知“實際上的宇宙是在膨脹著的”這個訊息後非常後悔,因此他認為:“引入宇宙常數是我這一生所犯的最大錯誤!”此後那個“宇宙常數”便被人們所遺忘,後來的一次天文探測表示那個宇宙常數不但不等於零而且趨向無窮大,這就預示著宇宙中存在著某種“巨大的東西”,此後這個“宇宙常數”被賦予“暗能量”。

美國太空網5月8日對英美科學家這一研究的報導中稱,當初愛因斯坦首次提出宇宙常量時,是想證明在宇宙間存在一種能量抗衡著星體間的重力作用,使得各星體不會因為相互的吸引而合到一起,最終讓整個宇宙的物質都融合成一體,因此他也想證明宇宙是靜止的,沒有生長也沒有萎縮。但沒過多久,愛因斯坦就拋棄了這個理論,他稱自己犯下了一生“最大的錯誤”。因為經他自己的廣義相對論公式的計算,宇宙正在膨脹,而天文學家埃德溫-哈勃經過觀察也證實了宇宙確實在膨脹。
20世紀90年代末期,“拉姆達”被科學家們重新拾起,這時一些天文學家發現宇宙不僅僅在膨脹,而且速度正在加快,科學家們不知道是什麼樣的神秘力量導致了這一結果,於是“暗能量”這個詞便產生了。並且科學家們認為“暗能量”就是宇宙常量“拉姆達”,在宇宙大爆炸後“拉姆達”沒有和重力“平分天下”,保持宇宙的平衡,而是從重力手中奪權,使星體間越來越遠,宇宙不斷膨脹。

宇宙常量應該幾何

宇宙常量該有多大,這是宇宙大爆炸發生次數的關鍵。美英科學家波爾·施泰恩加德和尼爾·圖爾克就是在對宇宙常量的大小計算中發現了宇宙大爆炸不應該只發生了一次。
科學界一直都試圖解釋的一個問題是為什麼自然界中的那么多常量的值都是那么正好,剛好讓生命存在。如果“拉姆達”太大,那么宇宙就會在大爆炸後立刻迅速膨脹並撐破,就像吹爆的氣球,那么生命就不可能在百億年後存在了。波爾教授在接受太空網的採訪中說:“‘拉姆達’的值是物理學中最神秘的事物之一。它讓我們非常的迷惑。”甚至科學界出現了“人擇原理”,即宇宙常量恰當地選擇了人類生存,而人類也恰好選擇了在這樣一個常量條件下出現,而人類又回頭研究著為什麼宇宙常量大小會剛好讓人類生存。這聽起來確實不可思議,尼爾教授稱:“這簡直太糟了,真的該被拋棄了。這個理論就是想說明人類永遠不會了解宇宙的奧秘,這就是我們的生存之道。”
為了找到“人擇原理”之外合理的解釋,兩位科學家利用宇宙大爆炸模型計算宇宙常量,但得到的結果要比實際觀測到的宇宙常量大得多,是實際值的10的100次方倍,也就是根本不適合現在宇宙中的生命生存。宇宙常量的大小說到底還關係到人類的生存。因此波爾教授和尼爾教授認為在宇宙大爆炸後宇宙常量(也就是“暗能量”)都會隨著時間的推移而減弱。但是經過進一步的計算後,他們發現140億年根本不夠將爆炸後的值減弱的現在這個值。劍橋大學的尼爾教授說:“人們認為時間開始於那次大爆炸,但從沒有一個合理的解釋。而我們的推論看起來就非常的激進:在宇宙大爆炸之前是存在時間的。”

大爆炸不止一次發生

宇宙年齡超乎科學家想像
兩位科學家的理論顛覆了人們的“常識”,在人們常常猜想時間將止於何時的時候,他們又告訴了人們時間沒有起點。既然“拉姆達”的值在近140億年中減弱到現在這個適合生命存在的值,那么,兩位科學家就想到了宇宙大爆炸也許發生了不止一次,每一次的大爆炸都讓宇宙常量有所減弱。在產生了現在我們生活的這個宇宙之前,很可能是在萬億年中宇宙大爆炸發生了很多次。尼爾教授說:“我想,宇宙的年齡可能遠遠大於萬億年。時間沒有開始,根據我們的理論宇宙的年齡是無限大的,而宇宙範圍也是無限大的。”
在2002年,這兩位科學家就提出了宇宙進化經歷著“生死輪迴”這個觀點。宇宙就是在一次次大爆炸後重生,在每一次的“輪迴”中,宇宙都在膨脹中消耗原有的物質,在宇宙常量減弱的同時也產生了一些新的粒子,直到另一次的大爆炸到來,然後新的粒子又形成了新的物質、天體乃至生命。
如果這兩位科學家的假設是正確的,那么下一次的大爆炸將在什麼時候到來?尼爾教授說:“不論計算多么準確,我們都無法預料下一次大爆炸的時間,但我們可以說的是,下一次的大爆炸不會在之後的100億年內發生。”

■知識連結

宇宙大爆炸
宇宙大爆炸理論是俄裔美國科學家伽莫夫在1948年提出來的。這個理論認為,宇宙開始是個高溫緻密的火球,它不斷地向各個方向迅速膨脹。當溫度和密度降低到一定程度,這個火球發生了劇烈的核聚變反應。隨著溫度和密度的降低,宇宙早期存在的微粒在引力作用下不斷聚集,最後逐漸形成今天宇宙中的各種天體。
這一理論體系被稱為“宇宙大爆炸模型”,與DNA雙螺旋模型、地球板塊模型、夸克模型一起,被認為是20世紀科學中最重要的四個模型。

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