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第76章 车站的守望（第5页）

理论模型

现有宇宙学常数和标量场两种模型。

宇宙学常数是一种均匀充满空间的常能量密度，在物理上等价于真空能量；标量场是一个能量密度随时空变化的动力学场，如第五元素和模空间，但在空间上变化的标量场很难从宇宙常数中分离出来，因为变化太缓慢了。

探测与研究方法

由于暗能量难以直接观测，天文学家主要通过观测一些宇宙结构和物质受引力的影响以及能够探测到的辐射来间接研究。

如利用宇宙3D绘图项目暗能量光谱仪（DESI），通过光谱学技术收集光线，测量红移现象，构建宇宙3D地图，研究重子声学振荡等，以更好地校准宇宙距离，增强对暗能量活动的测量。

潜在影响

暗能量对宇宙的演化和命运起着关键作用，如果其持续存在并发挥作用，宇宙可能会一直加速膨胀下去，最终导致星系之间的距离无限增大，宇宙变得寒冷、黑暗和空旷。

暗能量的研究历史如下：

早期理论基础

1917年，爱因斯坦为了建立一个静态的宇宙模型引入了宇宙学常数，这是最简单的暗能量模型，可视为等效于真空空间的质量或“真空能量”

，但后来哈勃发现宇宙在膨胀，爱因斯坦认为引入宇宙学常数是他最大的失误。

1980年，艾伦·古斯和阿列克谢·斯塔罗宾斯基提出，负压场在概念上类似于暗能量，可以在极早期的宇宙中驱动宇宙膨胀，这一理论为后续暗能量的研究提供了重要的思路和理论基础。

关键发现与确认

1998年，亚当·盖伊·里斯和索尔·珀尔马特等人对加速膨胀的超新星观测，发现宇宙的膨胀正在加速，这是暗能量存在的第一个直接观测证据，之后迈克尔·特纳创造了“暗能量”

一词。

2000年，BOOMERanG和MaximaCMB实验观测到第一个在宇宙微波背景中的声峰，表明总物质加能量密度接近临界密度的100%，为暗能量的存在提供了进一步的支持。

2001年，2dF星系红移巡天给出了强有力的证据，表明物质密度约为临界值的30%，暗示了暗能量的存在。

2003年至2010年，威尔金森微波各向异性探测器的更精确测量继续支持标准模型并提供了更准确的关键参数测量，确定了宇宙由约72.8%的暗能量、22.7%的暗物质和4.5%的普通物质组成。

后续深入研究

2011年，诺贝尔物理学奖授予索尔·珀尔马特、布莱恩·保罗·施密特和亚当·盖伊·里斯，以表彰他们因超新星的研究而对宇宙学的贡献。

同年，WiggleZ暗能量巡天调查项目对超过个星系的观测提供了暗能量存在的进一步证据。

2013年，根据普朗克航天器对宇宙微波背景的观测，更准确地估计了宇宙由68.3%的暗能量、26.8%的暗物质和4.9%的普通物质组成。

2023年，欧洲航天局联合NASA发射了欧几里得太空望远镜，其使命是绘制宇宙中暗能量和暗物质组成的神秘区域，并解析这些力量对宇宙结构的影响。

暗能量的研究有助于解决其他宇宙学问题，主要体现在以下几个方面：

宇宙加速膨胀与哈勃张力

暗能量的研究起源于对宇宙加速膨胀现象的解释，其研究成果为解决“哈勃张力”

问题提供了思路。

“哈勃张力”

是指在局部宇宙中测量的哈勃常数高于使用宇宙演化模型向前计算所预测的值。

一些科学家认为，早期暗能量在大爆炸后短暂出现并影响早期宇宙的膨胀，可能是解决这一问题的关键。

宇宙结构与星系形成

暗能量在宇宙结构和星系形成过程中起着重要作用。

其产生的膨胀效应逐渐削弱了星系间的引力互动，使得星系在宇宙的大尺度结构中变得更加孤立，星系间的并合和相互作用变得更加罕见，影响了未来星系的形成率和星系团的结构。

同时，暗能量通过大尺度上的空间扩张改变宇宙环境，间接影响星系内部的物质循环和引力场，从而影响恒星诞生。

宇宙微波背景辐射

暗能量的存在通过宇宙微波背景辐射的观测得到了间接证实，对宇宙微波背景辐射的精确观测，也可以计算出暗能量在宇宙总能量中的比例。

通过研究暗能量对宇宙微波背景辐射的影响，如IntegratedSachs-Wolfe效应，未来的数据可能根据这个效应来区分不同的暗能量模型，甚至排除一些模型。