暗能量

暗能量，排斥力占主导成分(69.4%)宇宙．宇宙的其余部分由普通的组成事而且暗物质．黑暗能源与这两种物质形式相比，暗物质在时间和空间上是相对均匀的，在它所占据的体积内，引力是排斥的，而不是吸引的。暗能量的本质仍然没有被很好地理解。

一种宇宙排斥力最初是由阿尔伯特·爱因斯坦在1917年用一个术语来表示宇宙学常数，爱因斯坦不情愿地把它引入了他的一般理论相对论为了抵消…的吸引力重力并解释了一个假定为静态的宇宙(既不膨胀也不收缩)。在20世纪20年代被美国天文学家发现后埃德温·哈勃宇宙不是静态的，而是在膨胀的，爱因斯坦把这个常数的添加称为他“最大的错误”。然而，在宇宙的质量-能量预算中测量到的物质的数量是不可思议的低，因此有一些未知的“缺失的成分”，就像宇宙中的宇宙宇宙学常数，被要求弥补赤字．这种被称为暗能量的成分存在的直接证据于1998年首次提出。

暗能量是通过它对行星运行速度的影响来探测的宇宙膨胀以及它对大型结构如星系而且星系团通过引力不稳定性形成。膨胀率的测量需要使用望远镜测量物体在不同尺寸(或大小)尺度上的距离(或光传播时间)红移)在宇宙的历史上。这些努力通常受到难以精确测量天文距离的限制。既然暗能量是对抗重力的，那么更多的暗能量加速宇宙的膨胀阻碍了大尺度结构的形成。测量膨胀率的一种方法是观察已知光度的物体的表观亮度Ia型超新星．1998年，包括美国天文学家在内的两个国际团队用这种方法发现了暗能量亚当·里斯(本文作者)和扫罗波尔马特澳大利亚天文学家布莱恩•施密特．这两个小组使用了8个望远镜，包括凯克天文台和MMT天文台．Ia型超新星在宇宙只有现在大小的三分之二时爆炸，比在没有暗能量的宇宙中更微弱，因此更远。这意味着现在宇宙的膨胀速度比过去更快，这是目前暗能量占主导地位的结果。(暗能量是可以忽略不计在宇宙早期。)

研究暗能量对大尺度结构的影响，需要测量由空间弯曲引起的星系形状的微妙扭曲，这种现象被称为“暗能量”。弱透镜”。在过去数十亿年的某个时刻，暗能量在宇宙中占据主导地位，从而阻止了更多星系和星系团的形成。宇宙结构的这种变化是由弱透镜揭示的。另一种方法是通过计算宇宙中星系团的数量来测量空间的体积和体积增加的速度。大多数暗能量观测研究的目标是测量暗能量状态方程(其压力与能量密度之比)，其性质的变化，以及暗能量在多大程度上提供了引力物理学的完整描述。

在宇宙学理论中，暗能量是宇宙中场方程的应力-能量张量中的一类一般分量爱因斯坦的理论广义相对论．在这个理论中，宇宙的物质-能量(以张量表示)和的形状之间有直接的对应关系时空．物质(或能量)密度(一个正的量)和内部压力构成了一个部件的重力场。虽然我们熟悉的应力-能量张量的组成部分，如物质和辐射，通过弯曲时空提供了吸引性引力，但暗能量通过负内压引起了排斥性引力。如果压力与能量密度之比小于- 1/3，这是一个具有负压的组分的可能性，该组分将是引力自排斥的。如果这样一个成分主宰宇宙，它将加速宇宙的膨胀。

对暗能量最简单和最古老的解释是，它是一种能量密度固有的空出空间，或者真空能量。”数学上,真空能量相当于爱因斯坦的宇宙常数。尽管爱因斯坦等人否定了宇宙学常数，但现代对真空的理解是基于量子场论真空能量自然地产生于能量的总和量子波动(即虚粒子-反粒子对的存在，然后湮灭彼此不久之后)在空白的空间。然而，观测到的宇宙真空能量密度为~10⁻¹⁰尔格每立方厘米;量子场论预测的值为~10¹¹⁰尔格每立方厘米。这个误差是10¹²⁰在弱得多的暗能量被发现之前就已经知道了。虽然还没有找到这个问题的根本解决方案，但已经提出了概率解决方案弦理论以及可能存在大量互不相连的宇宙。在这个范式这个常数出乎意料的低值被理解为有更多的机会(即宇宙)出现不同的常数值，并且随机选择一个小到足以形成星系(以及恒星和生命)的值的结果。

另一个关于暗能量的流行理论是瞬态真空能量产生于势能的动力字段。被称为““这种形式的暗能量会在空间和时间上发生变化，从而提供了一种可能的方法来区分它和宇宙常数。它在机理上也与标量场能量相似(尽管在尺度上有很大的不同)调用在暴胀理论中大爆炸．

暗能量的另一种可能解释是宇宙结构中的拓扑缺陷。在这种情况下内在时空中的缺陷(例如，宇宙弦或墙)，随着宇宙膨胀而产生的新缺陷在数学上类似于宇宙常数，尽管缺陷的状态方程的值取决于缺陷是弦(一维)还是墙(二维)。

也有人试图在不需要暗能量的情况下修改引力来解释宇宙学和局部观测。这些尝试调用在整体尺度上背离广义相对论可观测宇宙．

要理解有暗能量或没有暗能量的加速膨胀，一个主要的挑战是解释相对最近的现象(在过去的几十亿年里)，暗能量和宇宙的密度几乎相等暗物质即使它们的进化方式不同。(对于在宇宙早期形成的宇宙结构，暗能量肯定是一个微不足道的组成部分。)这个问题被称为“巧合问题”或“微调问题”。理解暗能量的本质和它的许多相关问题是其中最重要的强大的现代物理学的挑战。