什麼是暗能量？

暗能量——太空中的主要能量形式——正在推動宇宙加速膨脹，但其性質仍然是一個謎。以下是您需要了解的有關暗能量的知識。

暗能量是物理學家提出的一種假設的能量形式，用來解釋為什麼宇宙不僅在膨脹，而且膨脹的速度還在增加。

可以將暗能量視為引力的“邪惡對應物”——一種“反引力”，它會產生充滿宇宙並拉伸整個時空結構的負壓。在此過程中，暗能量以不斷增加的速度將宇宙物體推開，而不是像引力那樣將它們拉到一起。

據估計，暗能量約佔宇宙總能量和物質的 68% 至 72%（即宇宙的物質/能量「預算」），這意味著它強烈主導著暗物質和日常物質。

「什麼是暗能量？」這個問題唯一真正的答案當前的「我們不知道」的說法可能聽起來不能令人滿意。然而，科學家對此並不完全清楚。有幾種主要的“候選”理論可以解釋暗能量，包括空間的真空能量——在空曠空間中出現和消失的粒子——以及造成負壓的“第五種力量”，這種負壓可能導致宇宙加速膨脹。

其他可能性是存在各種不同「類型」的場，它們可以解釋暗能量，例如被稱為「精髓」的低能場、超光速場——假設的粒子比光速更快，因此可以逆轉時間…

所有這些仍然純粹是假設，這意味著我們現在真正「知道」暗能量的唯一方法是透過它對宇宙的影響。

關於暗能量的常見問題

為什麼暗能量是宇宙的必要組成部分？

大約 25 年前，人們確定宇宙正在膨脹，膨脹隨著時間的推移而加速。這個過程已經持續了 50 億年，並導致星系之間逐漸分離。儘管所有宇宙學觀測都支持這一現象，但我們仍然無法解釋這種膨脹趨勢。然而，我們知道造成這種效果的成分的屬性：它必須是一種能夠克服重力引力性質的物質或液體，並且它必須在整個時空中被稀釋和擴散。

1999 年，物理學家 Michael Turner 將宇宙預算的假設成分命名為：暗能量。後者是為宇宙當前膨脹趨勢提供合理解釋所必需的。如果沒有它，膨脹就會減慢，最終宇宙就會爆炸，從而縮小在大尺度結構中觀察到的星系之間的距離。

我們怎麼知道暗能量驅動的膨脹不僅與大爆炸有關？

是的，我們的宇宙模型預測宇宙正在膨脹，因此有我們稱之為熱大爆炸的事件。然而，目前的擴張狀態並不是隨著時間的推移而保持不變，而是在增加；因此，這種膨脹率的增加一定是由另一個因素驅動的，這個因素在宇宙的早期階段或星系形成時並不活躍。

暗能量為何如此神祕？

因為我們無法直接測量它，更不用說知道它是由什麼構成的，所以建立實驗來檢測和研究它的真實性質是一個挑戰。此外，目前的觀測結果與哈伯速度的當前值不一致，因此我們不確定暗能量是否會隨時間而變化，如果是的話，它如何影響膨脹的動態。我們有線索，但距離「揭示」暗能量的本質和特徵還有很長的路要走。

對於暗能量的疑點主要有哪些？

根據大多數觀察，暗能量最可能的「候選者」是宇宙常數，它通常與量子真空的波動有關。這是對暗能量的首選（也是最簡單的）解釋，以至於它被納入標準宇宙學模型中。但也有其他提議，例如標量場、帆船、軸​​子、速子場，甚至動態暗能量模型，以及許多其他想法。

很難預測我們是否能在未來 10 年內解開暗能量的奧秘，但就目前而言，太空科學家在理解其作用方面無疑走在了正確的軌道上。有大量數據可以指導這趟旅程，我們在理解暗能量及其宇宙起源方面肯定正在取得進展。