哲学：每日一课 第15节：演化中的宇宙 大爆炸后7亿～90亿年(4)

第15节：演化中的宇宙大爆炸后7亿～90亿年(4)

为什么有暗能量

根据最新的估计，可视宇宙——即我们可以看到的所有的东西：星系，恒星，行星等——仅占宇宙中能量的4%，另有23%是以暗物质的形式存在。而剩余的73%要归于所谓的“暗能量”。

直到宇宙史上的这个阶段——大爆炸后约70亿年时，在引力的影响下膨胀变慢了。引力是唯一能在天文距离上造成显著差别的力，而且这是一种将物质拉到一起的吸引力。我们或许可以预料，引力的强度将决定宇宙的终极命运。

在我们讨论的这个时代，宇宙在膨胀。而且直到今天它仍在膨胀。但是这个膨胀会永远持续下去吗？还是说在至少800亿年后星系会掉转头来再次冲到一起形成一次大坍塌？所有这些都取决于宇宙中物质的平均密度，用希腊字母Ω表示。如果Ω大于1，引力占据上风，在时间终结之时会有一次大坍塌；如果Ω等于1，那么膨胀会逐渐减慢但永远不会完全停止，这被称为一个平坦的宇宙。如果Ω低于这个临界值，膨胀将变慢，但将一直持续下去。在讨论暴胀时说过，我们掌握的证据似乎说明宇宙是平坦的。但是对一种特殊类型的超新星：ia型超新星的观测提醒我们，事情可能复杂得多。

让我们通过这些超新星回顾一下位于大爆炸和今天的中间点的关键时代。为什么这种类型的爆炸如此特别？因为这些爆炸的极大光度即内禀亮度都是相同的，所以可以作为标准烛光使用，让我们能够测量距离。我们将超新星爆炸时在天空中的视亮度和它的内禀亮度相比较，其差值就表示距离有多远。看起来更亮的超新星一定是距离我们更近。

为什么这些超新星都具有相同的内禀亮度？据认为这类超新星产生于一颗普通恒星的白矮星伴星的彻底毁灭。较小而致密的矮星从它的较大的伙伴那里吸积了过多的物质，最终它自身变得不稳定。这颗矮星在一次巨大的热核爆炸中把自己炸成了碎片。由于这种爆炸总是发生在同样的临界质量下，爆炸的光度在每种情况下都是一样的。

我们有两种方法计算包含超新星的星系的距离：通过谱线的红移和超新星的峰值光度。但在什么地方出了问题，使得超新星看上去比它们本应具有的亮度要暗，所以似乎比预计的遥远。这也正是天文学家们期待的最后一件事情。只有一种可能的解释，现在宇宙膨胀的速度一定比以前要快。宇宙的膨胀正在加速而非减速，这种使宇宙膨胀加速的能量我们称之为暗能量。