物质与时空摩擦产生暗能量？ _小知识

暗能量之谜
近些年，在物理学上有些工作是比力棘手的，好比暗能量。
我们熟悉暗能量已经有一些年初了。 1998年，天文学家在不雅察遥远的超新星时，发现它们比预期的要暗。在一个还在膨胀的宇宙中，固然跟着超新星和我们的距离在增添，它们的亮度注定是要衰减的，但它们仍是暗得太快了一点。这只能用宇宙膨胀在加快来诠释。
必定存在一种神秘的工具，是它踩了宇宙加快膨胀的“油门” 。科学家把这种未知的工具叫做暗能量。暗能量年夜约占了宇宙总量的三分之二。按照近年来的不雅测显示，它应该平均地分布在整个宇宙，其能量密度仅半斤八两于每立方米6个质子的质量。搞清暗能量是什么，是当前物理学上的最年夜课题之一。
对于物理学家来说，最简单的法子是把暗能量诠释为真空能。因为他们很早就知道，按照量子力学，真空中布满着各类此起彼伏的量子场，是以真空也是有能量的。但随后的计较却表白，真空能要比暗能量年夜差不多120个量级。这么年夜的差距，当然是无法接管的。
碰到这种环境，很多人就抛却这种设想了。但依然有不少人在固执地经由过程批改理论来缩小这个距离。比来有人声称，暗能量并非宇宙中某个真实存在的实体，它仅仅是物理学家们在记实宇宙能量出入均衡时，之前被他们轻忽了的某种工具。
但要理解这一点，不得不假设：我们凡是意义上理解的能量守恒，不是任何环境下都当作立的。

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对能量守恒的质疑
这个假设可谓石破天惊。你不妨想一想，科学上定律、道理那么多，可是有哪一条比能量守恒定律更底子、更颠扑不破呢？事实上，能量守恒不仅经由过程了无数次尝试的查验（见拓展阅读“能量守恒为我们做过些什么？”），还跟物理学上最根基的一个对称联系在一路。
早在20宿世纪初，数学家艾米丽·诺特就已证实，物理定律的每一种对称性，都对应一条守恒定律。例如，空间平移对称性导致动量守恒定律，时候平移对称性导致能量守恒定律。时候（空间）平移对称，通俗地说，就是物理纪律不随时候（空间）的转变而转变。好比众所周知，没有哪条物理定律的有用性会有一个截止日期。
不外，对能量守恒的质疑也并非今日始。之前物理学家就从微不雅和宏不雅两方面提出过质疑。
就微不雅方面来说，量子理论认为，真空并非真的空无一物，里面其实布满了很多虚粒子；这些虚粒子可以从真空中临时借得一部门能量，以获得“肉身”，旋即湮灭，又把能量偿还真空。固然从年夜的时候标准来看，能量似乎还守恒，但从很是小的时候标准来看，能量守恒显然被粉碎失落了。
就宏不雅方面来说，广义相对论告诉我们，光在强引力场中传布时，波长会被拉长，此即引力红移。可是我们知道，光子的能量跟波长当作反比，波长变长，岂不料味着光子的能量下降？可是，光在真空中传布，并没有什么工具偷走能量呀？所以在这里，能量守恒也被粉碎了。

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物质和时空若何互换能量？
不外，物理学家又说，这一切都只是概况现象。能量之所以不守恒，是因为我们之前对能量的理解太狭隘。在来自微不雅方面的质疑中，因为真空也是有能量的，一旦考虑真空能，总能量仍是守恒的。在来自宏不雅方面的质疑中，广义相对论早就告诉我们，那时空被弯曲或平摊开来的时辰，能量就会被接收或者释放出来。所以，发生红移的光子，损掉的能量必定是被弯曲的时空接收了。一旦计及它四周时空的能量转变，总能量也仍是守恒的。