科学家发现这个力和真空有关,因此把提供这个力的物质称为真空能,或者暗能量。
暗能量
通过普朗克卫星发回来的最新数据,我们可以计算出宇宙中含有大量的暗能量,暗能量才是主导,其次是暗物质,而我们已知物质只占4.9%。
暗物质其实也是提供引力的,暗物质之所以和暗能量都有一个“暗”字,是因为我们观测不到它们,观测不到的原因是它们不参与电磁力,而我们观测手段恰恰是通过电磁力。
我们来捋一捋。从整体上看,在宇宙中存在这两个力,一个引力,一个斥力,对应关系大概是下面这样:
暗物质、已知物质:引力暗能量:斥力。而暗能量占了主导,因此,宇宙在加速膨胀。所以,情况其实反转了,按照这个情况,宇宙的天体应该距离越来越远才对。那实际情况真的是这样么?
科学家通过观测发现两个事实:
我们所在的银河系和本地星群内最大的星系仙女座星系正在彼此靠近,将有可能在30-40亿年发生对撞。这并不是特例,在宇宙中星系合并的情况是非常常见的。
有一些离我们星系正在离我们远去,而且距离越远,远离我们的速度越快。尤其是1998年,有两个科学小组对Ia型超新星进行观测,就发现了宇宙正在加速膨胀。他们在2011年获得了诺贝尔物理学家。
在这两个发现中,前者和暗能量使宇宙加速的结论好像矛盾了,后者则是支持了宇宙加速膨胀。那究竟是咋回事呢?
尺度问题
上文我们也提到了,暗能量其实和真空有关,或者通俗点去理解就是和空间的大小有关。科学家发现,在距今45亿年前,宇宙是现在宇宙的73%左右,这时宇宙开始加速膨胀。而在此之前,宇宙一直在减速膨胀。也就是说,只有空间大到一定程度后,暗能量的斥力才有可能大于物质的引力。
而那些星系合并的现象,其实都发生在小尺度上,也就是10^8光年的尺度以下。这时候,引力是占主导的,这才使得物质可以聚合,而不是因为暗能量的作用而扩散开来。