黑能量不存在的不存在

一个多世纪以来，宇宙的加速膨胀一直是物理学中最大的未解之谜之一。在他的研究中，日本高能加速器研究组织的Yoshihisa Kitazawa博士提出了一个想法，可以将这种加速的神秘驱动力与量子力学的原理统一起来。如果他的推理路线是正确的，那么有一天，这种方法可能会被证明改变宇宙学家对暗能量的理解，暗能量似乎无处不存在，它是如何推动我们宇宙的进化的。

甚至当爱因斯坦在1917年提出广义相对论的定义方程时，他最初对它们并不满意。问题是当时的宇宙学家认为宇宙是一个静态的，不变的块;既不扩张也不收缩。不幸的是，爱因斯坦意识到他的方程不能解释这一点，于是被迫在方程的末端加上一个额外的常数。但事实证明，对这个额外常量的需求并不是失败。

1924年，Edwin Hubble在加利福尼亚州的山顶观测站中取得了革命性的发现。他的观察不仅揭示了我们自己的无数星系的存在;他看到几乎所有人都远离我们。此外，对于更遥远的星系，这些衰退的速度似乎更快，这表明宇宙正在扩大。在一个令人满意的转弯中，哈勃认为可以在没有爱因斯坦的不希望的额外数字作为“宇宙常数”的情况下准确地描述这种扩展。1998年，由于两项研究团队发现宇宙的扩张加速，宇宙在其基础上被摇动。

尽管这一发现重要发现，但一个特别紧迫的问题仍然存在：为什么这一加速在第一个地方发生？

两个时代的故事
对于爱因斯坦和哈勃首次提出的问题，宇宙学家仍然没有具体的答案，但他们没有给出完整的解释，而是预测了一种神秘的、跨越宇宙的特性的存在，这在经典的宇宙模型中没有解释。现在被称为“暗能量”，这种力量被认为是在推动一个无情的加速宇宙膨胀，称为“宇宙膨胀”。尽管它还没有通过物理理论来描述，但它的影响是如此深远，物理学家目前认为它贡献了约70%的宇宙总能量。

正如北泽教授解释的那样，暗能量定义了我们今天所处的平凡宇宙时代，它始于宇宙大约一半的年龄。他解释说:“我们生活在一个由暗能量主导的时代，暗能量是由大约60亿年前宇宙加速膨胀引发的。”“据我们所知，这段时间没有发生什么引人注目的事情。”

KITAZAWA教授希望他的发现可能会持有转变的潜力
我们对宇宙最主导的力量的理解。

相比之下，宇宙最初的时刻要激动人心得多。从宇宙大爆炸前的十亿分之一秒开始，持续的时间再长一点，一个特定的周期可能见证了宇宙的加速膨胀，使宇宙从一个分子的大小增长到许多光年的宽度。北泽教授继续说:“人们普遍认为，宇宙早期存在一个被称为‘膨胀时期’的时期，那时宇宙也经历了加速膨胀。”这个时代随着大爆炸而结束，似乎暗能量衰减成粒子。这个时代和我们自己的时代既有相似之处，也有不同之处。”探索宇宙膨胀的这些变化似乎是一项艰巨的任务，但幸运的是，对北泽教授来说，这实际上是比较容易的部分。

哈勃帮助
纵观宇宙的历史，它给我们留下了一些线索来揭示它膨胀的本质。其中之一就是红移现象，这是由于星系后退得更快时发出的波长被拉长，使它们看起来更“红”。通过测量后退速度和距离之间的关系，研究人员可以直接计算出爱因斯坦的宇宙常数。此外，像宇宙微波背景辐射这样的效应让宇宙学家得以一窥宇宙最早期的时刻，包括暴涨时期。

对于像北泽教授这样的研究人员来说，这些效果非常方便;让他们可以很容易地测量暗能量是如何与我们的宇宙历史联系在一起的。“研究这个时代的显著优势在于，这样的想法可以通过观察来验证，”他描述道。“此外，膨胀和暗能量让我们可以仔细检查我们的想法。”因此，可以为北泽教授更为前沿的提议搭建舞台:暗能量，以及爱因斯坦的宇宙常数，可能根本就不是恒定的。

时变暗能量?
正如爱因斯坦和哈勃的计算所示，宇宙学常量的每一次测量都发生在今天的恒定加速扩张期内。因此，像KITAZAWA教授这样的研究人员认为，它应该不令人惊讶的是，它看起来如此不可改变。然而，从通胀时代看，宇宙的扩张比今天更快地加速，宇宙通货膨胀和通过延伸的黑暗能量，在整个宇宙的历史中并不一定保持不变。“黑暗能量与爱因斯坦的宇宙常数非常相似，但由于它经历了神秘的历史，这可能并不常见，”奎达教授解释道。“我们希望了解暗能量的可能时间和它背后的显微机制。”

今天的宇宙学家对这样的努力并不陌生，各种各样的理论已经出现，试图解释真实的、时变的暗能量的本质。其中包括将这个概念与另一个宇宙未解之谜统一起来的努力:暗物质;以及对不同形式的暗能量的理论探索，被称为“quintessence”。在这些理论的引导下，Kitazawa教授在他的研究中提出了一种新的方法:他不再继续在宇宙学中寻找答案，而是着眼于最微小的尺度。

量子力学的解释
对于许多物理学家来说，发现系统如何分解为最基本或“量化”组件是一种非常理想的目标。例如，这些研究改变了我们对像质子和中子等亚杀菌颗粒的理解 - 一旦认为自己是基础。相反，粒子物理学家透露，这些结构由名为“夸克”的三个基本粒子组成，由无麻自动调解器一起举办了“胶合”。

暗能量与爱因斯坦的宇宙常数非常相似，但它在经历过程中可能不是恒定的
其神秘的历史。

Kitazawa教授提出，类似的量子化粒子，但仍需通过实验观察，可能是暗能量的时间依赖性的原因。他解释说:“我们怀疑低能量子效应是相关的。”“我们可以用核力做一个类比，核力是由低能量子产生的，比如夸克和胶子。由于低能量引力量子，暗能量可能具有时间依赖性。”

这些量化的颗粒被理论物理学家称为“格格琴”，目前也受到当今有限的实验能力的理论。然而，一些物理学家现在认为，他们完全有必要在通用相对论的原则和量子力学的原则之间带来一个工会。如果他们是真实的，引人注目的一天可以提供一段期待久的量子描述，对爱因斯坦的重心进行了相对论的解释 - 尽管这一目标仍然很长的路。奎川教授仍然在他的研究中进一步走了一步。

引入膨胀
统一理论等统一理论的最终目标是在已经建立的两个理论之间引入“二元性”，但到目前为止彼此不相容。虽然格雷顿代表了一些最新的尝试，以普通相对论和量子力学，Kitazawa重新诠释，又一个概念：“风味” - 风速化的颗粒，其推动了宇宙的加速膨胀。

在他的最新研究中，北泽教授通过研究一个被称为“德西特空间”的领域调查了这种可能的解释;它给出了爱因斯坦时空本质方程的对称解。这些研究现在已经产生了前所未有的发现，包括从今天的暴胀时代开始，引力子和暴胀之间的相互作用可能导致宇宙中的所有物质分离的可能性。如果是这样的话，这可能意味着暗能量正以对数模式随时间衰减;确保宇宙在余下的时间里继续加速膨胀。最终，这将指向一种时变形式的暗能量，它完全依赖于与之相互作用的系统。

推进我们对宇宙的理解
随着天文学家在越来越多的细节中观看宇宙，它越来越明显，我们目前的物理描述在他们的解释中受到限制。然而，通过更深深的根深蒂固的解释来统一这些理论，KITAZAWA教授和像他这样的理论教授正在带来更近的知识。通过他对黑暗能源的时变性的持续研究及其与引力的关系，奎川教授希望他的发现可能会持有改变我们对宇宙最大的力量的理解的潜力。