加速中的宇宙：暗能量可能潛伏於真空虛無之中

暗能量組成75%的宇宙，最新研究顯示，暗能量可能潛伏在宇宙虛無之中。

最新研究認為宇宙膨脹是受真空攜帶能量波動影響，或者太空區域缺少物質。這種波動形成的壓力迫使空間自身膨脹，隨著宇宙年齡的增長，物質和能量的密度也將降低。

目前，最新一項研究有助於揭曉暗能量的自然屬性，這些神秘物質使宇宙向外膨脹，暗能量可能從真空虛無波動中浮現出來。

反過來這一觀點也可以解釋宇宙常量，愛因斯坦提出的一個數學常量被稱為「他一生中最大的錯誤」。研究報告合著作者、加拿大英屬哥倫比亞大學博士生王青迪（音譯）稱，這項最新研究認為宇宙膨脹是受真空攜帶能量波動影響，或者太空區域缺少物質。這種波動形成的壓力迫使空間自身膨脹，隨著宇宙年齡的增長，物質和能量的密度也將降低。

加速中的宇宙

科學家稱一種力量促使宇宙膨脹達到一個宇宙常量（雖然從嚴格意義上講它並不是一種「力量」），這個常量是太空自身的能量密度，如果它大於零，那麼用於描述空間結構的愛因斯坦相對論方程式將暗示宇宙處於膨脹之中。上世紀90年代末期，天文學家勘測遙遠超新星結果顯示，宇宙處於加速之中，並不僅僅是膨脹。

宇宙學家稱這種能量促使暗能量加速，無論暗能量是什麼，它驅散的速度比暗物質更加緩慢，同時，它不會在引力影響下堆積在一起。英國格林尼治皇家天文台博士後研究員盧卡斯·莫姆伯里瑟（Lucas Lombriser）指出，這種加速現象令物理學家非常困惑，因為它與預測的量子場理論相矛盾，該理論框架描述了微小亞原子微粒的互動關係。量子場理論預測真空能量非常大，宇宙根本就不存在。

這項發現被稱為「古老」的宇宙常量問題，同時，物理學家通常認為一旦發現新的物理理論，這個宇宙常量將消失 ，宇宙膨脹將以某些方式進行解釋。莫姆伯里瑟說：「然而，當科學家發現宇宙的加速現象，新的問題出現了，依據理論計算，伴隨著宇宙快速膨脹，宇宙常量應當比自身大50-120個數量級。」本質上，宇宙能量密度應當非常巨大，這是再明顯不過的事情了。

真空波動

這項最新工作不僅解決暗能量的問題，而且也解釋了宇宙膨脹的意義所在。王青迪說：「每個人都想知道暗能量是什麼，我從宇宙能量密度的角度更加謹慎地思考了這一問題。」

王青迪和同事假設現代量子場理論是正確的，能量密度非常大，但是真空波動或者真空運動，在微小比例下變化很大，接近「普朗克長度（物理學上最小的距離單位）」，普朗克長度非常小，質子比該單位大1萬億億倍。

王青迪說：「太空中的每一個點都通過膨脹和收縮，從遠處看就像桌面一樣平滑。」他構想的真空波動概念，就像是孩子在盪鞦韆一樣，即使沒有人推動，孩子在盪鞦韆時也會傳遞額外的能量，使鞦韆上升得更高。這種現象叫做「參量共振（parametric resonance）」，它意味著該系統的某些部分——膨脹和收縮，將隨時間而變化，在這種情況下，宇宙非常小部分的密度也發生變化。

由於這種波動是宇宙膨脹和收縮的一小部分，微小共振在宇宙等級上逐漸累積，從而導致了宇宙處於膨脹狀態。依據王青迪的方法，這裡不需要某些暗能量模型中的新的區域，相反宇宙膨脹與量子場理論所預測的是大致相同的。

需要進一步觀測

莫姆伯里瑟說：「雖然王青迪的觀點非常好，但並不意味著這是故事的結局，問題在於宇宙觀測是否支持這一理論。迄今為止，他們可以證實在可觀測的範圍內，真空處於正確的活動範圍。目前他們沒有精確預測準確的觀測值，但他們將在未來工作中進行深入研究。」

其他一些物理學家也對王青迪的觀點持懷疑態度，德國法蘭克福高級研究所研究員薩賓·霍塞菲爾德（Sabine Hossenfelder）指出，在這些高能量標度下，傳統廣義相對論不再有效，因此它們的近似情況十分有趣，但它不是很合理，因為在這個極限條件下，我們應該使用量子引力（該理論我們並未使用）。

研究報告合著作者、英屬哥倫比亞大學物理學家威廉·昂魯（William Unruh）說：「這項最新研究僅是該過程的第一步，但我認為這個研究方向值得追求的，我們的研究結果具有一定的啟發性。」目前，這項研究結果發表在5月15日出版的《物理學評論D雜誌》上。（葉傾城）

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