阿西莫夫檔案

建檔編號：010

分類編號：TUP-003

標(biāo)題：暗物質(zhì)與暗能量

字?jǐn)?shù)：

正文：

暗物質(zhì)與暗能量

阿西莫夫

摘要:簡單闡述了暗物質(zhì)與暗能量的關(guān)系,并基于現(xiàn)有的理論提出暗能量約束模型。

關(guān)鍵詞：暗物質(zhì)；暗能量；引力場束縛；真空零點能

Abstract:We briefly illustrate the relationship between dark matter and dark energy and propose a dark energy constraint model based on existing theories.

Key words:Reactor：Dark matter; dark energy; the gravitational field is bound

1引言

在相當(dāng)長的一段時間里，暗能量的分布被視為是均勻分布在整個宇宙中，無論身處何處，密度恒為6*10^-9 erg·cm^-3。而在公元2023年，有論文聲稱，暗能量并不是均勻分布在整個宇宙內(nèi)，而可能是來自星系中心的超大質(zhì)量黑洞。這有助于我們理解暗物質(zhì)與暗能量的關(guān)系。

2暗物質(zhì)與暗能量的共同點與區(qū)別

眾所周知，在歷年的探測中，暗物質(zhì)在宇宙中的占比從27%下降到26.8%（中間曾評定是22%，因為模型修正而修正為26.8%），暗能量則從66%上升到68.3%（中間曾評定是73%，因為模型修正而修正為68.3%）根據(jù)公元2014年物理學(xué)評論快報，暗能量很可能在消耗暗物質(zhì)，才會導(dǎo)致暗物質(zhì)占比下降而暗能量占比上升。

暗能量和暗物質(zhì)的區(qū)別其實只有一點，那就是暗能量帶負(fù)壓，而暗物質(zhì)帶正壓。這種負(fù)壓強(qiáng)根據(jù)相對論，在長距離類似于一種反引力，也可以說是萬有斥力。說完差異，我們來講講相同點。首先是解釋一下什么是“暗”?！鞍怠笔侵覆粫?、反射或者輻射光。同時，我們需要認(rèn)識到兩個基本事實：暗物質(zhì)（暗能量）存在的證據(jù)都來自引力；另一個強(qiáng)烈的證據(jù)是暗物質(zhì)（暗能量）沒有強(qiáng)和電磁相互作用[1]。其次，雖然暗能量的名字里有一個能量，但是暗能量是一類物質(zhì)的總稱，和暗物質(zhì)一樣[2]。

3暗能量和真空零點能

暗能量的模型有兩種：宇宙學(xué)常數(shù)（即一種均勻充滿空間的常能量密度）和標(biāo)量場（即一個能量密度隨時空變化的動力學(xué)場，如第五元素和模空間）。對宇宙有恒定影響的標(biāo)量場常被包含在宇宙常數(shù)中。宇宙常數(shù)在物理上等價于真空能量。在空間上變化的標(biāo)量場很難從宇宙常數(shù)中分離出來，因為變化太緩慢了。從理論上說暗能量符合宇宙學(xué)常數(shù)模型，也即暗能量與真空零點能等同，但實際計算時發(fā)現(xiàn)相差一百二十個數(shù)量級（可以簡單理解成數(shù)值末尾少了一百二十位）。雖然看似與模型不符，但在公元2023年2月15日，科學(xué)家認(rèn)為正在加速宇宙膨脹的神秘 “暗能量”可能來自星系中心的超大質(zhì)量黑洞[3]。

1966年，蘇聯(lián)物理學(xué)家Erast Gliner證明，愛因斯坦方程也可以產(chǎn)生在外部觀察者看來和黑洞一模一樣的物體，但實際上它們是巨大的真空能量球。如果存在這樣的物體，就意味著暗能量并不是均勻分布在整個空間中，而是局限于特定的位置——黑洞內(nèi)部。然而即使被束縛在這些特殊的地方，暗能量仍然會對宇宙施加空間拉伸效應(yīng)。超大質(zhì)量黑洞是暗能量來源。這一觀點的一個后果是，它們將與空間的不斷拉伸聯(lián)系在一起，且其質(zhì)量會隨著宇宙的膨脹而變化?！叭绻钪娴捏w積翻番，黑洞的質(zhì)量也會翻番?！盵4]

4暗能量的利用

暗能量的利用方式很簡單，雖然因為不是利用卡西米爾效應(yīng)而不在真空零點能反應(yīng)堆的技術(shù)路線[5]里，但是由于暗能量的最終階段是真空零點能，所以暗能量反應(yīng)堆本質(zhì)上這也是一種真空零點能反應(yīng)堆。

從上文我們知道，暗能量會受引力場的約束，同時會消耗暗物質(zhì)生產(chǎn)暗能量，因此暗能量反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)由引力場生成器、暗物質(zhì)容器、暗能量源和能源提取裝置構(gòu)成。其中引力場生成器用于約束暗能量，暗物質(zhì)容器等效于燃料棒，暗能量源等效于火種，能源提取裝置用于獲取能源。

?

參考文獻(xiàn)：

[1]?10.11804/NuclPhysRev.33.04.392

[2]?Dark matter and dark energy[A].The Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences 2011.1.12

[3]?10.3847/1538-4357/acac2e

[4]?Does the dark energy come from the supermassive black holes[A].Journal of Science of China 2023.3.20

[5]?EP-001