發布時間:2025-10-27閱讀(2)
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讓我們先把目光停留在等號的左邊,事實上它是一個能量方程。左邊第一項類似于膨脹的動能,但這種動能被左邊第二項能量的引力效應所**,其中ρ是宇宙的物質密度。所以第二項代表了宇宙自身減速的能力,類似于引力勢能。這兩個類似能量的術語之間的平衡將告訴我們宇宙的命運,它有幾種可能性。
如果膨脹的動能和坍縮的勢能完全平衡,那么宇宙將會停止膨脹并不會縮小。在這種情況下,等式的左邊剛好等于零。但如果等式的結果是大于零,也就是說膨脹的動能大于勢能,宇宙將永遠膨脹下去。最后一種可能性是小于零,宇宙將先膨脹后縮小。那么,答案是什么?宇宙會永遠膨脹還是會回縮?
很長一段時間,科學家認為宇宙最終的命運在于宇宙的密度ρ。所以幾十年來,天文學家一直在努力測量宇宙大范圍內物質和暗物質的質量總和。事實證明,宇宙的密度太低了,只有扭轉膨脹所需密度的四分之一。因此,弗里德曼方程的左邊項是正的,宇宙將永遠膨脹。 等式右邊項描述了空間的曲率,它取決于k值,k在某種意義上是宇宙的形狀,k可以是 1、-1或0。 宇宙微波背景輻射可以讓我們檢驗宇宙的形狀。對其上特征大小的觀察使我們能夠驗證宇宙中最大三角形的角度,加起來剛好等于180度。這是一個平坦的歐幾里得宇宙的直線幾何,平坦到0.4%以內。因此方程的右側必須非常接近于零,而左側卻是嚴格地大于零,顯然兩者之間不匹配。
宇宙常數“宇宙學常數”這個表達是一個線索。隨著宇宙的膨脹,常規物質和能量被稀釋掉。但宇宙學常數所描述的事物并不會這樣,它的密度保持不變,所以宇宙越大,這種能量就越多。我們稱它為暗能量,并將其解釋為真空本身所擁有的能量。 |
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