暗能量（Dark energy）

暗能量（Dark energy）
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

所謂暗能量是就指在宇宙中，不發射光子也不吸收光子的能量，占整個宇宙的三分之二，是組成宇宙最重要的成員，但是因為它均勻分布在宇宙中，所以無法界由堆聚或欠缺而測出它的存在，另外它也無法藉由發射或吸收電磁波加以觀測，因此目前我們對這種能量所知非常有限。

根據愛因斯坦廣義相對論(general relativity)，宇宙的膨脹速度與宇宙的能量密度及壓力有關，因此為了能夠解釋目前所觀測到的宇宙加速膨脹的暴漲理論(inflationary theory)，我們需要引入暗能量，方能提供足夠的負壓力。

所謂暴漲理論是說：在宇宙尺度中，四大基本力：重力、電磁力、強作用力與弱作用力，我們只需考慮重力，因此根據重力相吸的特性，使宇宙在發生大霹靂爆炸後，一方面因為爆炸而膨脹，但另一方面，則受到重力吸引，因此目前宇宙膨脹，應是減速膨脹，即未來的膨脹速度應小於過去的膨脹速度，甚至將來有一天膨脹會停止而開始收縮，就好像簡諧振盪(simple harmonic oscillation，簡稱為SHO)一樣。

然而目前種種觀測都不利於這種減速膨脹的模形，從 1998 年美國勞倫茲伯克萊國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的超新星(supernova)爆炸，到宇宙微波背景輻射(cosmic microwave background radiation，簡稱為CMB、CMBR、CBR或MBR)，種種證據都顯示宇宙正在作加速膨脹，因此暗物質的模型正式被提出。

除了上述的暴脹理論的宇宙能量密度，暗能量另一項有利的模型就是宇宙常數。所謂宇宙常數(cosmological constant)是愛因斯坦在 1917 年推導重力場的膨脹與收縮解時，為了維持靜態宇宙觀所引入的一個常數，然而在1929年哈伯提出宇宙膨脹理論以後，愛因斯坦非常懊惱提出宇宙常數這個概念，並宣稱這是他一輩子所犯下最大的錯誤。

所謂宇宙常數是指如果宇宙中只存在一般物質，則宇宙膨脹加速度小於零，亦即宇宙應作減速膨脹，此時宇宙常數等於零，顯示宇宙因為重力吸引影響最大。反之，如果宇宙膨脹加速度大於零，意即宇宙作加速膨脹，此時宇宙常數大於零，顯示另外看不見的因子大於重力吸引的影響，因為這種能量與物質目前無法偵測，因此命名為暗能量與暗物質(dark matter)。

暗能量模型對於宇宙未來的影響最大，因為如果宇宙作減速膨脹，則宇宙未來有可能回到大霹靂的條件，但是如果宇宙是加速膨脹，則宇宙的未來，可能是因為星際間距離太過遙遠，而使得彼此相互作用過於微弱，而使宇宙未來變成沉寂而冰冷的世界。

參考資料: http://en.wikipedia.org/wiki/Dark_energy