曲率能与暗能量

显示全部楼层 · 2008-9-30 09:57:11

我听说宇宙曲率有其等价的能量密度，请问它就是引力能密度吗？若不是，那它是什么样的能量？它与引力能又有何关系？我还听说它与标度因子的平方成反比，这跟U=-GMm/r有直接关系吧？

暗能量密度据说是与标度因子没关系或关系不大的，为什么会这样？暗能量到底是什么？它与宇宙常数以及真空能有什么关系？是用什么方法推测出暗能量是占如今宇宙总能量的70%的？为什么关于真空能的理论计算比实际测到的暗能量高上百个数量级？

（请勿转贴超长文章，所问非所答者也请免开尊口，谢谢合作！）
关于“……宇宙曲率就是引力能密度，量纲都不对”相关的问题，最开始是源于我看到一篇科普文章（中科院研究生院的章德海写的《“宇宙与生命”系列讲座之四——宇宙之大》）中说“……‘物质’之类成分的能量密度随宇宙膨胀变化为ρ～a^-3。……‘辐射’类的成分……ρ～a^-4。第三种成分，如果宇宙有曲率，那么‘曲率’的等价能量密度的变化规律为ρ～a^-2。最后第四种成分是宇宙学常数……ρ～a^0……”。我所要问的就是上面摘录中的“‘曲率’的等价能量密度”是什么？其变化规律为何是“ρ～a^-2”？

尽管曲率是广义相对论的概念，但在曲率不大的情况下，牛顿近似应该也是适用的，更何况如今整体宇宙几乎是平坦的。如果使用-GMm/r，则r～a，若a增大10倍，则引力能-GMm/r由于是负值，所以它不是减小了10倍，而是增大了10倍，这样就与“ρ～a^-2”一致了。

请问：暗能量的状态方程p=-ρ是如何得来的？

千问 · 2008-9-30 09:57:11

标度因子的事情我不清楚。但是我知道能量密度是所有能量加在一起的密度，不仅仅包括引力能（要不然就只能是负值了）。暗能量之所以叫暗能量就是因为不知道它到底是什么。由于你刚刚也说了宇宙曲率确定于能量密度，所以暗能量对总能量密度起到了多大的贡献自然也就会影响到宇宙常数。真空能是一种真空能级不为零的理论，可以部分的解释暗能量是什么，但是这个理论还没有确定下来。测量出当今宇宙的曲率，推测出对应的能量密度，然后减去已知的能量密度，还剩70%不知道哪里来的就被冠名为暗能量。真空能理论计算比实际测到的暗能量高的离谱说明这个理论显然不对（要不然就可以发诺贝尔奖了)...

千问 · 2008-9-30 09:57:11

曲率能：物体在时空中运动时，质量的不平均分布导致时空扭曲带来的能量，只是这种扭曲十分微弱，难以为人所察觉。暗能量：是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉的能量形式。暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中最为流行的一种。有关公式：H^2=(8 π G)ρ/3 - k/a^2...

千问 · 2008-9-30 09:57:11

呵呵，你在这儿问问题了啊。这个回答起来相当的麻烦，我先给你介绍一下Firedmann方程吧。宇宙在大尺度（星系群尺度）上是均匀、各向同性的。这个从对星系分布以及CMB观测等等得到了证实。这样我们就能写出满足这种对称性的体系的一般的度规，就是Robertson-Walker度规，代入Einstein方程就得到这样的对称体系所满足的一般的动力学方...

千问 · 2008-9-30 09:57:11

关于暗能量：它不是一种能量，而是绝对空间的绝对物质。...