宇宙時(shí)空可能是非常粘性的場(chǎng)所，但是，時(shí)空粘性是一個(gè)有爭(zhēng)議的話(huà)題，數(shù)十年來(lái)，如何協(xié)調(diào)以熱力學(xué)定律為基礎(chǔ)定義的粘度和以愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論為基礎(chǔ)定義的同一個(gè)概念？宇宙學(xué)家遇到了很大的困難。范德比爾特大學(xué)的一支科學(xué)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了全新的數(shù)學(xué)方程式，似乎很好地協(xié)調(diào)了兩種科學(xué)定義之間長(zhǎng)期存在的分歧。

新的數(shù)學(xué)方程式對(duì)人們理解所謂的宇宙終極命運(yùn)很有幫助，科學(xué)團(tuán)隊(duì)傾向于更為激進(jìn)的宇宙學(xué)未來(lái)圖景，新的方程式支持了被宇宙學(xué)家稱(chēng)之為的“大撕裂”學(xué)說(shuō)，為物理學(xué)家理解暗能量的基本性質(zhì)帶來(lái)了希望。數(shù)學(xué)助理教授馬塞洛·迪斯康茲和物理學(xué)教授托馬斯·凱普哈特以及羅伯特·舍雷爾組成了合作團(tuán)隊(duì)，他們建構(gòu)了簡(jiǎn)單、優(yōu)雅的方程式，完整的數(shù)學(xué)方程式符合應(yīng)用物理學(xué)的規(guī)律。宇宙學(xué)家對(duì)粘度的定義不同于流體力學(xué)家，宇宙學(xué)的粘度是體積的概念，粘度大小測(cè)定了時(shí)空膨脹和收縮的“流體抵抗力”。人們的日常生活很少涉及體積粘度的概念，大多數(shù)流體既沒(méi)有大的壓縮性，也沒(méi)有大的膨脹性。

科學(xué)團(tuán)隊(duì)的研究對(duì)象是所謂的相對(duì)論流體，天文物體學(xué)的相對(duì)論流體包括了超新星（一種爆炸的恒星）、中子星（一種壓縮到行星尺寸的恒星）?？茖W(xué)家成功地開(kāi)發(fā)了“理想流體”的物理模型，理想流體沒(méi)有粘度、以接近光速流動(dòng)，然而，理想流體與現(xiàn)實(shí)流體不同，自然界幾乎所有的流體具有粘性?？茖W(xué)家經(jīng)過(guò)幾十年的努力，沒(méi)有開(kāi)發(fā)出一種物理模型，它既有普遍接受的粘性，也有相對(duì)論的流速。

過(guò)去的模型預(yù)測(cè)了相對(duì)論流體加速到光速的特定比例時(shí)產(chǎn)生的情形，甚至預(yù)測(cè)了相對(duì)論流體以高于光速流動(dòng)時(shí)所需的特定條件，然而，低于光速和高于光速的兩類(lèi)預(yù)測(cè)產(chǎn)生了問(wèn)題。過(guò)去的物理模型存在很大的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)證明，自然界不存在超光速運(yùn)動(dòng)的物體。明顯錯(cuò)誤的模型激發(fā)了數(shù)學(xué)物理學(xué)家重新建構(gòu)相對(duì)論流體動(dòng)力學(xué)方程式，科學(xué)團(tuán)隊(duì)在方程式參數(shù)的選擇中避免了超光速運(yùn)動(dòng)的可能，迪斯康茲將新的數(shù)學(xué)方程式建構(gòu)在上個(gè)世紀(jì)50年代法國(guó)數(shù)學(xué)家安德烈·里茨勒羅維茲建構(gòu)的數(shù)學(xué)方程基礎(chǔ)上。

迪斯康茲建構(gòu)了新的數(shù)學(xué)方程式，然后應(yīng)用到在宇宙學(xué)領(lǐng)域，新的數(shù)學(xué)方程可能擴(kuò)大宇宙學(xué)理論的視野，在宇宙學(xué)研究中產(chǎn)生奇妙的“化學(xué)變化”，比如：他們對(duì)神秘的暗能量性質(zhì)獲得了新的認(rèn)識(shí)。上個(gè)世紀(jì)90年代，宇宙學(xué)的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)震撼了科學(xué)界，天文學(xué)的精確測(cè)量表明，宇宙產(chǎn)生了不斷加速的膨脹，為了解釋未曾預(yù)測(cè)的宇宙加速膨脹現(xiàn)象，物理學(xué)家假設(shè)了一種發(fā)生排斥作用的能量，這種“看不見(jiàn)”的能量被科學(xué)家命名為“暗能量”。

人們知之甚少的暗能量均勻地分散在宇宙空間，暗能量密度不隨空間的膨脹而減少，它的排斥效應(yīng)變得越來(lái)越強(qiáng)，我們的宇宙呈不斷加速膨脹的狀態(tài)，從地球人的視角看上去，除本星系團(tuán)以外的一切天體在離開(kāi)地球的方向“飛奔而去”，地球和地球人的星際命運(yùn)走向孤獨(dú)，爭(zhēng)奪地球資源、開(kāi)發(fā)太陽(yáng)系能源成為人類(lèi)的必然選擇。

到目前為止，大多數(shù)暗能量理論沒(méi)有考慮宇宙空間的粘度因素，宇宙的最終命運(yùn)是另一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題，自從宇宙天體加速膨脹現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，宇宙學(xué)家設(shè)想了關(guān)乎宇宙未來(lái)的戲劇性場(chǎng)景，宇宙的終極命運(yùn)如何？宇宙的一種終極圖景被稱(chēng)之為“大凍結(jié)”，大約在百萬(wàn)億年之后，宇宙擴(kuò)張到“空空蕩蕩”的程度，氣體云 和塵埃物質(zhì)變得極其稀薄，“稀稀拉拉”的氣體云不能孕育恒星，新的恒星不能形成，原有的恒星逐漸地熄滅，宇宙回到“漆黑一團(tuán)”的極早期年代，僅留下無(wú)數(shù)幽靈般的黑洞在宇宙大地徘徊，黑洞免不了消耗殆盡的命運(yùn)。

另一種激進(jìn)理論被稱(chēng)之為“大撕裂”，“幽靈”作用的暗能量在時(shí)間流逝中不斷加強(qiáng)，宇宙在暗能量的排斥作用下加速時(shí)空的膨脹，天體在大約220億年之后開(kāi)始“土崩瓦解”，單個(gè)原子被拆解成自由自在的基本粒子和能量輻射。暗能量剝離物體的過(guò)程好像人們一片一片地剝開(kāi)洋蔥，既有日月星辰一般的大物體，也有分子和原子一類(lèi)的小物體。

宇宙“終極命運(yùn)”場(chǎng)景的一項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)是暗能量壓力和密度的比值，它被稱(chēng)為狀態(tài)方程式參數(shù)，如果參數(shù)值低于1，那么宇宙將在大撕裂過(guò)程中無(wú)限分離。宇宙學(xué)家將狀態(tài)方程式參數(shù)稱(chēng)為“幽靈障礙”，在以前帶粘度的宇宙模型，宇宙不會(huì)演化到超過(guò)“幽靈參數(shù)”的程度，而在迪斯康茲——?jiǎng)P普哈特——舍雷爾的方程式中，“幽靈障礙”不僅不存在，而且方程式給出了自然而然的方法，允許狀態(tài)方程式參數(shù)出現(xiàn)低于1的情形。

過(guò)去帶粘度的宇宙模型不可能出現(xiàn)“大撕裂”的宇宙圖景，而在科學(xué)團(tuán)隊(duì)新的宇宙模型中，粘度屬性實(shí)際上驅(qū)動(dòng)了宇宙朝極端分離狀態(tài)的演變。相對(duì)論粘度理論的前景廣闊，但是，理論分析的加深對(duì)數(shù)學(xué)工具的可行性提出了更高要求，他們將會(huì)使用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，以大數(shù)據(jù)分析復(fù)雜的方程式，在數(shù)量分析的基礎(chǔ)上作出預(yù)測(cè)，然后將預(yù)測(cè)的結(jié)論和物理實(shí)驗(yàn)和天體觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比較。

（編譯：2015-7-6）