作為一個天文學(xué)家，您自己相信宇宙會永遠(yuǎn)膨脹嗎？您覺得宇宙會朝著什么特定方向發(fā)展呢？在您回答我之后，您可以幫忙把這個問題發(fā)給其他的天文學(xué)家，從而讓我能獲得更多不同的觀點嗎？感謝您愿意為我撥冗，我認(rèn)為和專業(yè)人士交談是幸運的。

這是個很好的問題！幾個世紀(jì)來，宇宙命運的問題一直吸引著天文學(xué)家的注意，但令人興奮的是，我們剛剛接近可以得到終極答案的地步。調(diào)查各位天文學(xué)家的意見的工作實在是太復(fù)雜了，不過我可以幫忙總結(jié)一下某些天文學(xué)家通過討論得出的結(jié)論。自從哈勃于1929年發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹以來，人們就意識到關(guān)鍵的問題是萬有引力是否足以減緩宇宙的膨脹并最終將其逆轉(zhuǎn)。作為類比，我們可以考慮一下逃逸速度。

如果你把一個球向上扔到天上，它會在達(dá)到最高點后掉下來。如果你扔得更快，它就會在掉下來之前飛得更高。理論上，如果忽略大氣層的影響，那么只要將扔球的速度提升到約每秒七英里，那么這個球就會飛出地球的引力場而永遠(yuǎn)不會回來，這個速度被叫做逃逸速度。如果一個擁有同樣半徑的星球的引力越強(qiáng)（也就是說質(zhì)量越大），那么這個逃逸速度也越大。同樣的道理適用于整個宇宙，如果宇宙的總質(zhì)量足夠大，那么宇宙會減緩并停止膨脹，而后開始收縮，并最終在“大擠壓”中重新坍縮為一個奇點。如果宇宙總質(zhì)量不夠大，那么宇宙會永遠(yuǎn)膨脹下去。

然而幾年前有了一個震驚的發(fā)現(xiàn)：宇宙的膨脹是在“加速”的。這就像你向上扔出去的球居然會飛得越高卻上升得越快一樣（笑），真是究極神奇。它的根本原因被懷疑是貫穿宇宙的一個被稱為“宇宙常數(shù)”的場，不過目前我們尚不清楚這個場的性質(zhì)與起源。結(jié)果就是，盡管大多數(shù)天文學(xué)家覺得宇宙還是會在這個場的推動下永遠(yuǎn)膨脹下去，但是大家都不敢完全確定，因為人們對這個場的了解太少了。

如果這個場的確切起源合適，那么宇宙甚至可能會循環(huán)地膨脹收縮，這是某種“往復(fù)運動”。不過我個人相信，宇宙不太可能真的循環(huán)收脹，它還是更可能永遠(yuǎn)膨脹。但是應(yīng)該指出，做科學(xué)問題的時候不能只在個人觀點的層面上爭論，我們還需要更精確的觀測和更多的數(shù)據(jù)來最終告訴我們宇宙將來會怎樣。宇宙學(xué)也是一個擁有越來越豐富的數(shù)據(jù)的學(xué)科，許多有關(guān)的猜想將來都可以進(jìn)行驗證。敬請期待！

最近在天文學(xué)課上面我們詳細(xì)地討論了暗能量理論。如果可以的話，我請求您或者您的一位同事來解釋一下這個理論背后的一些假設(shè)。

暗能量嗎？我覺得最短且最誠實的答案是，我們他喵的對它一無所知！我可以給一個長解釋，不過這個解釋會很冗長很模糊，因為你提的問題實在是太好太廣泛了，它觸及了很多我們對于宇宙的未知的領(lǐng)域。暗能量的提出源自所謂的真空零點能的發(fā)現(xiàn)，后者指的是處于真空的空間本身就具有的非零的能量。

根據(jù)愛因斯坦提出的質(zhì)能方程E=mc^2，真空零點能是有質(zhì)量的，這個質(zhì)量會影響整個宇宙的引力現(xiàn)象和行為，因為宇宙中遍布著真空。很難想象真空零點能是存在的，畢竟根據(jù)定義來說真空中根本沒有什么東西。按照科幻小說中濫用的說法來表達(dá)的話，暗能量是宇宙時空結(jié)構(gòu)的必然衍生品。

我覺得暗能量只是人們給這種我們并不能理解的東西起的一個名字。實際上，暗能量只是一個現(xiàn)代的名字，它本質(zhì)上代表的是愛因斯坦提出的宇宙常數(shù)——一個在19世紀(jì)被愛因斯坦加入自己廣義相對論方程從而讓宇宙在理論上存在穩(wěn)定狀態(tài)的含糊的概念。在加入宇宙常數(shù)前，廣義相對論得出的結(jié)論是宇宙要么在膨脹要么在收縮，橫豎不可能穩(wěn)定不變，這種結(jié)論在當(dāng)時的哲學(xué)看來不可接受，難道宇宙不是永遠(yuǎn)存在的嗎？嗯，還真不是。

19世紀(jì)20年代，愛德文·哈勃發(fā)現(xiàn)了各星系正在相互遠(yuǎn)離，這說明宇宙正在膨脹，因而宇宙的存在是有年限的。此后，愛因斯坦稱宇宙常數(shù)是他弄出來的最大錯誤。如果愛因斯坦是《辛普森一家》的粉絲，那他一定會大喊一聲“D’oh！”（音：刀），因為他原先的理論恰能正確預(yù)言宇宙的膨脹。

事實上要否定宇宙常數(shù)，還有一種比較少見的方法。愛因斯坦加入宇宙常數(shù)的目的是讓宇宙的解處于穩(wěn)態(tài)，但如果要達(dá)到這個目標(biāo)，宇宙常數(shù)的數(shù)值必須非常精確、非常特殊，其他的數(shù)值都不行，哪怕稍微變動一點點也會導(dǎo)致宇宙開始并加速膨脹。所以假如宇宙常數(shù)帶來的結(jié)果并不理想，它沒能在理論上阻止宇宙的膨脹而使得宇宙穩(wěn)定下來。提出宇宙常數(shù)堪稱上世紀(jì)最偉大的理論物理學(xué)家犯的一個數(shù)學(xué)糊涂。

這段骯臟的歷史過后，我們今有多種現(xiàn)代的證據(jù)可以證明宇宙的加速膨脹。為了讓宇宙的膨脹符合廣義相對論的推導(dǎo)結(jié)果，我們需要加入類似宇宙常數(shù)的一項，這就是暗能量。在廣義相對論中加入暗能量可以正確地描述真空空間本身產(chǎn)生的引力效應(yīng)。如果你覺得這些東西難以理解，那么你不只是一個人。有很多樂觀的宇宙學(xué)家認(rèn)為暗能量不僅僅是當(dāng)前數(shù)據(jù)處理的需要，也是將來某一天可以完完全全搞明白的東西。不過也有一些比較悲觀的人擔(dān)心暗能量也只是一個用來描述我們永遠(yuǎn)不會理解的宇宙實質(zhì)的含糊概念罷了。

啊我真的連著說了好久，好在沒說錯什么。

但我希望我講的這些故事足夠棒，盡管它會讓暗能量變得沒有那么神秘。

BY:?UMD（馬里蘭大學(xué)）

FY:?浪漫主義學(xué)派

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