然而，命运与爱因斯坦开了一个不大不小的玩笑。1929年，美国科学家哈勃通过观测发现，宇宙并非静止，而是在膨胀！这正是最初的广义相对论方程描述的另一种宇宙归宿。爱因斯坦当时郁闷的心情可以想象。他对于自己引入宇宙学常数这种画蛇添足的行为万分懊恼，认为这是他“一生中最大的失误”。

令爱因斯坦更加没有想到的是，宇宙不仅膨胀，而且是加速膨胀！1998年，世界上两个超新星研究小组独立发现了宇宙的加速膨胀现象，并因此分享了2011年的诺贝尔奖。而爱因斯坦的宇宙学常数可以提供等效斥力，刚好可以使得宇宙加速膨胀。这个发现足以让爱因斯坦欣慰了，但这时已经距离这位伟人去世43年了！

宇宙加速膨胀背后的物理机制是当代科学最大的未解之谜之一。观测研究发现，宇宙中的物质（包括暗物质和普通物质）大概只占宇宙总能量组成的三分之一，而另外三分之二完全未知，因此被称为“暗能量”。作为推动宇宙加速膨胀的神秘力量，暗能量本质之谜至今尚未被揭开。

3.暗能量是静态的吗

暗能量的本质虽目前未知，但通过天文观测，我们得知了暗能量一些奇特的性质。比如，暗能量具有压强，并且是负压强。这一点非常匪夷所思。普通流体的压强都为正值。这意味着当流体被压缩或拉伸时，压强会产生相反的作用力。而负压流体在被拉伸时，压强反而推动流体进一步被拉伸。

有趣的是，真空即具有负压的性质。这是由于真空无法被稀释，当其体积被拉伸时，真空内能反而增大，会继续推动其体积被拉伸。因此，在宏观上，真空能，即爱因斯坦的宇宙学常数，可以作为暗能量的候选者之一。

但在微观上，真空能作为暗能量却存在精细调节等一系列严重的理论问题。科学家们一直努力建立新的暗能量理论模型，并接受天文观测的检验。

在观测方面，科学家可以综合使用多种手段探测暗能量，比如观测超新星、宇宙微波背景辐射、星系在宇宙中分布的成团性等。破解暗能量的密码在于观测暗能量状态方程w这个物理量，即暗能量压强与其能量密度的比值。对于真空能来说，其w恒等于-1，而其他暗能量模型则预言w随时间演化。

近期，笔者与20余位国际合作者一起，对大量星系利用类似“人口普查”的方法，测定了宇宙在不同时期的膨胀速率。进而结合其他类型的最新天文观测数据，重建了暗能量状态方程从大约100亿光年前到目前的演化历史。该研究发现，w并非常数，而是随时间演化，并围绕-1振荡。这与我国科学家张新民团队2004年提出的“精灵”暗能量模型的预言相一致。这个结果意味着暗能量的本质有可能不是真空能，而是具有动力学性质的某种未知的能量场。

未来5—10年内，国际大型星系巡天项目eBOSS、DESI等都将完成观测。这些“超级天眼”将通过对2000万颗以上星系进行观测，并绘制宇宙的三维图像。这些数据将帮助科学家准确测量宇宙时空的膨胀，以及宇宙大尺度结构的形成历史，将在更高的精度验证暗能量动力学性质，揭开暗能量本质的神秘面纱。

4.暗物质怎么转化成暗能量？

我们的物质可以转化为能量，就是著名的质能方程：E=MC2

这里能量主要形式就是光，正反粒子湮灭，就转化为一对高能量光子。

（1）暗物质的特点

但是，暗物质与我们常规物质不同，它体积很大，所以质量很大，但不发光也不反射光，与常规物质也不反应，仅存在万有引力效应，所以我们长期以来一直不知道它的存在。

银河系就有很多暗物质，太阳系实际上是在暗物质里穿行。做个比喻，暗物质象云团，太阳系象在云中穿行的飞机。

从这里来看，常规物质和光是一路的，它们能相互转化，暗物质是另一路的。也就是，暗物质不会转化为光子，光子也不会转化为暗物质。

常规物质能聚合成大质量的天体——黑洞，黑洞能吞噬恒星等物质，也能吞噬极限速度的光，但这个很可能只是常规物质和光的世界里的事情。黑洞也无法吞噬暗物质。

尽管暗物质有引力效应，但暗物质依然无法聚集成高密度的颗粒，比如恒星，所以它未必会进入黑洞出不来。

（2）暗能量

相当于暗物质，暗能量我们知道的更少，只能是宇宙超大尺度的观测中，才能找到它的影子。

暗能量与暗物质之间可能有相互作用，但与我们常规的物质和常规的尺度上，完全感觉不到它的存在。

暗物质是否能转化为暗能量？不知道。最近几年的宇宙观测中，发现了暗物质局部波动和缺失的现象，科学家怀疑是暗能量干的。

文章来源：《航天器环境工程》 网址: http://www.htqhjgc.cn/zonghexinwen/2022/1206/622.html