科学研究及天文观测发现,宇宙从大爆炸开始,就在不断膨胀,而星系彼此之间的分离就是膨胀的具体体现。
解释宇宙加速膨胀是现代科学中最大的挑战之一。原因是根据爱因斯坦的广义相对论,由于引力的作用,宇宙中所有物体都必定互相吸引,这就必然导致宇宙的膨胀会越来越慢,也就是说宇宙膨胀应是减速的,而不是加速。
那么,如何解释宇宙的加速膨胀呢?宇宙加速膨胀的动力来自哪里呢?很显然,这需要宇宙中存在一种能够产生排斥力的东西,正是它推动了宇宙加速膨胀。科学家们猜测,暗能量是造成宇宙加速膨胀的幕后推手,也就是说暗能量是宇宙空间的排斥力。
暗能量中所谓的“暗”,一方面表明它不发光,另一方面也表明我们对它一无所知。中科院国家天文台研究员高长军表示,暗能量是一种未知的能量形式,它分布在整个宇宙空间,加速宇宙的膨胀。最近的宇宙学观测表明,人类熟悉的原子物质(重子物质)只占宇宙总能量的4%,而剩下的能量部分都是看不见的暗物质和暗能量,其中暗物质占23%,暗能量约占72%。
瑞典乌普萨拉大学的研究人员新近提出的气泡模型,也是解释宇宙加速膨胀的一种观点。这个模型引入了一个与我们熟知时空不同的维度,整个宇宙被安置在该维度中一个不断扩张的“气泡”边缘,宇宙中所有物质都对应着可以延伸到那个额外维度空间的弦的末端。根据这个模型,在另一个维度空间中可能还存在其他“气泡”,而这些“气泡”上也可能存在其他宇宙。
研究人员认为,这个扩张气泡模型是一个全新概念,它与弦理论的框架兼容,也有望用于解释暗能量之谜。弦理论的基本观点是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的“弦”。弦理论可以使二十世纪两大物理学基础理论——相对论和量子力学在一个数学框架内统一起来。
弦理论家假定,宇宙中所有粒子都被局限在一个四维的膜宇宙中,而膜宇宙又镶嵌在一个更高维度的空间里。不过引力子可以从膜宇宙中穿入穿出。
(《科技日报》1.17 陆成宽)