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既然提出暗能量的假说，那么至少总要根据理论的需要描述一下它是个什么东西吧。暗能量像是存在于宇宙中的一种均匀的背景，在宇宙大范围中起斥力作用，加速宇宙的膨胀，但是又不能严格地说它是一种斥力，因此只能称其为能量。天文学家用暗能量来解释宇宙加速膨胀及宇宙整体平坦的观测事实。而暗能量作为一种物理实在，其本质又如何解释呢？对此又有两种说法：一是认为其是弥漫于宇宙中的某种标量场，二是认为它类似某种“真空能”，真空不空，且具有能量，但人们很难探测到它的存在。第二种说法实际上与爱因斯坦在引力场方程中引入的“宇宙常数”有关。爱因斯坦提出广义相对论时，物理界普遍认为宇宙是整体静态的，即既不膨胀也不收缩。因此，爱因斯坦在方程中加上了“宇宙常数”一项，其目的是用以维持一个静止宇宙的图景。但事实上，由此常数的不同数值，可以控制宇宙的演化情形。
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之后，哈勃证实了宇宙不是静止的，而是在不断膨胀。爱因斯坦还曾经为引入了那个宇宙常数懊恼不已，要将“宇宙常数”收回去，认为是自己所犯的“最大的错误”。再后来，在爱因斯坦早已去世的1998年，天文学家又证实了宇宙不但在膨胀，还是加速膨胀。为了解释加速膨胀和暗能量，天文学家和物理学家又把爱因斯坦丢弃的宇宙常数，当宝贝一样捡了回来。不知道如果爱因斯坦的在天之灵听到这个意外的消息，将作何表情？
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因为都是“暗货”，人们经常将暗物质和暗能量混淆。并且，根据爱因斯坦的质能关系式：E＝mc2，质量和能量可以看作是物质同一属性的2个方面，那么为什么还要将两种暗货区别开来呢？其中原因很难说清，基本上还是因为我们尚未明白它们到底是什么？
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这两种“暗货”在宇宙中的具体表现大不相同。也就是说，暗物质和暗能量这两个概念在本质上有所区别。虽然它们也许有关系，但有什么关系没人知道。人们知道更多的是两者的不同。暗物质吸引，暗能量排斥。暗物质的引力作用与一般普通物质之间的引力一样，使得它们彼此向内拉，而暗能量却推动天体互相向外分离。暗物质的影响表现于个别星系，而暗能量仅仅在宇宙尺度起作用。可以如此总结宇宙不同成分的作用：宇宙由明物质和暗物质组成，并因暗能量而彼此分开。
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宇宙中各种成分的比例并非一成不变的。除了因为不同地点、不同卫星、不同年代，提供不同数据而算出不同比值的人为差距之外，理论模型还预言该比值在大时间范围内的变化，如图6-3-3所示。
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图6-3-3 暗物质和暗能量的“拉锯战”
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图6-3-3中可见，暗质量增加宇宙中的质量，使得天体互相拉近，图中将它们的作用比喻为向下拉的弹簧。而暗能量在图中被比喻为升空的气球，欲将控制宇宙大小之“弹簧”拉长，使得其间天体互相分离。这两种作用不停地进行这种“拉锯战”。图6-3-3还分别形象地表示出了90亿年前、50亿年前，以及现在的宇宙大小及两种作用的大小。
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尽管已经有越来越多的证据显示暗物质和暗能量的存在，但这些“证据”毕竟是间接的。因此，近年来科学家们一直在努力改进实验和观测手段，试图“捕获”这些暗货，但迄今尚未成功。理论学家们也在努力建立其他的模型来解释它们。真正有这些我们完全不了解的物质存在吗？宇宙加速膨胀真的来自于暗能量这种额外力量的推动吗？会不会是观测结果不够准确呢？或许是作为宇宙学基础的广义相对论有某种根本性的问题？
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2015年年初，暗货领域又传来了与我们过去认识有所不同的新消息：暗货添加了新内容！除了暗物质和暗能量之外，可能还有一种未知的暗相互作用，由某种“暗光子”传递？如此推论下去，也许暗物质是由数种粒子组成的，它们会相互作用，组成暗原子、暗分子甚至暗星系，构成一个“暗世界”？
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有关暗能量和暗物质，还有很多未解之谜，对它们的探索和物理解释是对21世纪理论物理学最严峻的挑战！
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 [:1700970791]
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爱因斯坦与万物之理：统一路上人和事 4．群星灿烂
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近代物理理论中有3个最重要的常数：光速c、普朗克常数h、引力常数G。物理学家以它们为基础，分别建立了相对论、量子力学和引力理论。
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常数本来是不会改变的，但可以认为它们在相对的意义上变化，从而将各种不同的物理理论互相当作某个常数相对变化而趋近的极限。比如说，在狭义相对论中，将光速c作为信息传递的最大速度，因而避免了超距作用。而牛顿力学中则隐含着“超距”，即信息传递不需要时间，相当于传递速度等于无穷。因而，经典力学可以被看成是光速c趋于无穷时狭义相对论的极限。类似地，普朗克常数h是建立量子力学时被引入的，与微观世界中能量是“一份一份”的规律有关，对于经典时能量连续的情况，相当于普朗克常数h趋于零的极限。此外，在任何理论中，如果暂时不考虑引力效应，就意味着将引力常数G取值为零，或趋于零时的极限。
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根据上述想法，我们可以将近代物理学中的各种理论，画到一个三维的立方块上，如图6-4-1（a）所示。这样一来，各个理论模型及它们之间的关系一目了然。
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图6-4-1 统一理论的模型和代表人物
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这个三维立方块被称为Bronstein Cube，以一位苏联的年轻理论物理学家博隆斯坦（1906—1938年）命名。即使是学物理的，也很少人知道博隆斯坦这个名字，但一提到苏联物理学家朗道（Lev Davidovich Landau，1908—1968年）就不一样了。实际上当时的博隆斯坦，是朗道的亲密朋友加合作者。博隆斯坦实际上是量子引力的先驱者，从他发起这方面的研究开始，如今80多年过去了，这仍然是物理中的一个尚未解决的难题。朗道和博隆斯坦都在斯大林1937年的大清洗中被捕入狱，朗道之后得以释放，博隆斯坦却在1938年审判之后的当天就被秘密处决了。博隆斯坦的妻子莉迪亚·楚科夫斯基，是苏联著名儿童作家楚科夫斯基的女儿，她自己也是颇为知名的作家和诗人。当局对博隆斯坦的家属一直隐瞒他被处决之事，莉迪亚等候消息多年，不知丈夫死活。超过半个世纪之后，1990年，莉迪亚被允许查看当年审判博隆斯坦以及执行时的记录，才了解到了一部分不见得是事实的“事实”。这些记录中，也包括苏联物理界的同事和朋友们恳求当局释放博隆斯坦的呼吁信，因为他们很久都蒙在鼓中，不知道博隆斯坦早已不在人世。（图6-4-2）
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图6-4-2 （a）博隆斯坦；（b）左到右：朗道，玻尔，罗森菲尔德、博隆斯坦，1934年在一次理论物理讨论会上
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物理理论的分类方块是博隆斯坦首创的，但将经典牛顿理论当作几个物理参数之极限的想法却是来自于朗道等几位苏联科学家年轻时候的一段趣事。
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