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【物理科普】量子真空能驱动宇宙加速膨胀?

环球物理  · 公众号  · 物理  · 2017-06-05 21:34

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物理学家做出了很多努力,要么设法修改量子力学理论以尽可能减少真空能的数值,要么修改广义相对论使巨大的真空能不产生引力效应。王清涤和导师、该校物理学和天文学教授威廉•盎鲁(William G. Unruh)及另一位博士生朱震则提出了一种全新的解决方案。他们严肃对待量子力学预测的巨大真空能,并认为它的确遵循广义相对论的等效原理。在研究中他们发现此前的计算忽略了一些真空能的重要性质。


一旦这些被忽略的重要性质被考虑到,量子真空的引力效应将与此前人们认为的非常不同。这种差异的结果是尽管真空能非常巨大,但整体看,宇宙仍然会以极小的哈勃常数加速膨胀,而并非以前预言的巨大速率。研究结果表明,正是巨大的量子真空能驱动了宇宙加速膨胀,人们不需要引入宇宙学常数(为了符合观测,这一常数需要被精确到小数点后120位),也没有必要引入其他具有负压强的暗能量解释宇宙加速膨胀。



他们的计算提供了一种全然不同的宇宙物理图景。在这个新图景中,人们所在的时空是在时刻剧烈变化的。时空的每一点都在剧烈地膨胀和收缩着。而宏观地看,这种膨胀和收缩几乎可以完全互相抵消,仅剩一个极微弱的净效应驱动宇宙缓慢加速膨胀。


但如果时空是不断震荡的,为什么人们感觉不到呢?“这种波动发生在极其微小的尺度,甚至比一个电子还小万万亿倍。”王清涤说。


“就像我们看到的海浪。” 盎鲁说,“虽然构成大海的每个原子都在高速运动着,但这并不影响海浪的传播。”



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