自 20 世纪 90 年代末以来,物理学家相当确信宇宙不仅在变大,而且膨胀速度似乎也在不断加快。
一种神秘的力量叫做目前被认为是造成这种加速增长的原因,但一项新的研究提出了一种可能性,即似乎是一种能量的东西可能是由宇宙结构变化引起的幻觉。
匈牙利罗兰大学和夏威夷大学天文学研究所的物理学家现在质疑爱因斯坦方程中是否引入了近似值“严重的副作用”这给人一种巨大的、未知的力量将空间推开的错觉。
如果存在的话,暗能量约占可观测宇宙能量的 68%,但仅占 10%-27每平方米公斤数,在实验室中很难发现。
除了加速问题之外,暗能量还有助于解释诸如宇宙的整体形状以及我们所看到的在空间中荡漾的物质模式等问题。
问题是,现在它只不过是一个空盒子,没有任何其他属性来描述其存在的本质。
因此,目前认为它是被称为“太空”的空白空间的基本组成部分。宇宙学常数,用希腊字母 lambda (Λ) 表示。
早在20世纪初期th世纪之交,爱因斯坦提出宇宙常数作为一种捏造因素,以解释为什么散布在宇宙中的所有质量在自身引力的吸引下不会拉回到一起。
什么时候埃德温·哈勃清楚地表明宇宙不仅抵抗塌缩,而且实际上还在膨胀,宇宙常数被扔进了垃圾桶。
现在人们知道宇宙似乎增长较慢其年轻时的速度比今天要快,这使得宇宙常数再次成为解释这种速度增加的有用方法。
与另一个假设的“黑匣子”因素放在一起 –暗物质,这将包括已知宇宙的另外 27%——我们得到了 Lambda Cold(ΛCDM)模型来解释宇宙如何演化。
而爱因斯坦的广义相对论负责为这个模型奠定了大部分基础,但数学并不总是那么容易应用,这促使物理学家使用有根据的假设来处理它的部分内容。
但在这项最新研究中,研究人员认为这些近似忽略了宇宙内大规模结构的潜在重大影响。
“爱因斯坦方程描述宇宙膨胀的数学在数学上是如此复杂,以至于一百年来都没有找到解释宇宙结构影响的解决方案,”拉斯洛·多博斯说来自罗兰大学。
如果有可能暂时走出宇宙并俯视它,就会有称为星系的线超级集群衬里看起来相对空旷的空间。
ΛCDM 模型假设均匀膨胀,由于暗能量不断增加的推力克服了均匀分布在整个空间的暗物质和正常物质的拉力,膨胀速度逐渐加快。
然而,根据参与这项新研究的物理学家的说法,大规模结构——看似空旷的空间和周围星系的“气泡”——将创造出以不同速率膨胀的区域,几乎就像迷你宇宙一样。
通过对重力对代表暗物质的数百万粒子的影响进行数学建模,该团队成功地重现了早期宇宙中物质的聚集,使其看起来像大规模的星系结构。
虽然他们模型中的宇宙仍在膨胀,但这些气泡膨胀方式的个体差异平均化为整体加速。
“我们的发现依赖于一种数学猜想,该猜想允许空间的微分膨胀,与广义相对论一致,并且它们表明了物质复杂结构的形成如何影响膨胀,”多博斯说。
“这些问题以前被掩盖了,但考虑到它们可以解释加速而不需要暗能量。”
该模型做出了自己的必要假设,但如果它经得起检验,它就可以解释为什么宇宙的膨胀似乎正在加速,而这一切都不需要负压。
虽然这个想法本身很新,但近年来,为了解决对神秘能源的需求,人们已经产生了许多创造性的解决方案。
今年早些时候,一项研究出版于科学建议暗能量可以被解释为一种赤字,就好像宇宙在其演化的某个时刻“泄漏能量”一样。
虽然它打破了物理学的一大规则(能量不能消失或创造),但它也解决了关于宇宙 68% 是由什么构成的棘手问题。
毫无疑问,暗能量是一个难以破解的难题,因此可能需要跳出框框思考——如果不是跳出整个宇宙的话——才能找到解决方案。
这项研究发表于英国皇家天文学会每月通知。