科学|物理学史上最烂的理论预言：高了120个数量级！
【科学|物理学史上最烂的理论预言：高了120个数量级！】
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虽然量子力学在微观粒子世界中已经大展拳脚 ， 但却遭遇了一个有关暗能量的严重问题 。 在宇宙中 ， 我们所能看到的普通物质只占4.9% ， 暗物质占26.8% ， 而暗能量的占比高达68.3% 。 根据现代宇宙学 ， 分布在整个宇宙中的暗能量是导致宇宙正在加速扩张的原因 。 大约在50亿年前 ， 具有排斥作用的暗能量开始支配宇宙 。
然而 ， 无论是用什么方法 ， 目前科学家仍然无法捕捉到暗能量的粒子 。 这是因为暗能量极有可能是空间本身的固有能量 ， 也许是由量子泡沫（虚粒子随机产生并消失）所产生 ， 所以这种能量具有质量 。
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根据当前最为精确的观测数据 ， 天文学家测量出暗能量在空间中的密度大约为10^-9焦/立方米 ， 虽然极低 ， 但对整个宇宙产生了不可估量的影响 。 然而 ， 这个又被称为“宇宙常数”的观测值与久经检验的量子场论所预测的结果相差巨大 ， 根本就是无法逾越的鸿沟 。 正如《广义相对论：物理学家的简介》（General Relativity: An Introduction for Physicists）这本书中所描述的那样：
“最简单的计算方法是对自然界中已知所有场的量子力学零点能进行求和 ， 但结果得到一个比宇宙学观测所确定的上限值高120个数量级的答案 。 这可能是物理史上最糟糕的理论预言了！没有人知道如何理解这一结果 。 势必存在某些物理机制 ， 使得宇宙常数非常小 。 ”
或者还有一种可能是 ， 量子物理学家对场的理解 ， 乃至对整个宇宙的理解 ， 都存在根本性的缺陷！然而 ， 这似乎不太可能 ， 因为大量的观测证据支持了量子场论 。 因此 ， 量子物理学家陷入了困境 。 虽然对量子理论的估计进行细微的调整能够大幅缩小差距 ， 但量子力学仍然严重高估了暗能量 ， 结果还是高了60个数量级 。
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天体物理学家奈尔·德葛拉司·泰森在他最近的一本新书中承认：“是的 ， 我们毫无头绪 ， 但这并非到了绝望的边缘 。 这是因为目前还没有理论来支撑暗能量 ， 我们所能想到暗能量的最大靠山可能是：爱因斯坦的广义相对论 。 ”
目前观测到的暗能量密度非常符合大爆炸宇宙论的标准模型 ， 而大爆炸理论已经得到了宇宙微波背景辐射、基本元素的丰度和宇宙加速膨胀等一系列强有力证据的支持 。 标准宇宙模型的核心是广义相对论 ， 而广义相对论是迄今为止最为成功的物理学理论之一 。 因此 ， 在暗能量与量子力学的交锋中 ， 暗能量无疑占据了上风 。
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