區塊鏈:為什么說暗能量具有負壓強？它對宇宙做正功還是負功？_litecoin

而且宇宙不是靜止的，所有的星系都傾向于互相遠離彼此，引力在小尺度上將萬物束縛在一起，但在更大的尺度上，那些星系和星系團是并不受引力的約束，隨著空間的膨脹宇宙將會越來越稀疏，越來越寒冷。

這個發展過程就意味著，過去的宇宙結構和今天不同；過去，星系和星系團的距離更近。未來的宇宙結構也不會像今天這個樣子，在未來星系之間會離得越來越遠。

有些小伙伴可能會不理解，到底是什么在膨脹？是星系在遠離，還是星系本身不動只是它們之間的空間變大了？

有一些很好的類比可以解釋這個現象：你可以把星系想象成貼在正在膨脹的氣球表面的硬幣，或者是正在烘烤的面包里的葡萄干。在這兩種情況下，星系本身不會膨脹，但隨著時間的推移，它們之間的空間距離會膨脹。

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你這時可能會擔心，在一個不斷膨脹的宇宙中，空間本身到底發生了什么？空間會不會被拉扯的更薄或更脆弱，會不會有一天被撕裂？

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這樣可慮也是有一定道理的，因為一個被拉伸的氣球最終會爆炸，面包有它能發酵的最大尺寸。但是我要告訴你空間并沒有這樣的限制，今天的空間性質和100億年前的空間并沒有本質上的不同，100億年后也不會有本質上的不同。

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事實上，隨著宇宙的膨脹，越來越多的空間在這些緊密結合的引力結構之間被創造了出來。

如果宇宙空間真的是空的，沒有任何的內在能量，那么空間的創造也不至于困擾我們。但是在我們所生活的宇宙中，情況并非如此！

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上圖中我們生活的宇宙本可以是以下三種情況：

宇宙有一天會在自身重力作用下重新坍縮(橙色曲線)宇宙可以膨脹到無窮大(藍色曲線)，因為萬有引力不足以使它重新坍縮宇宙也可以恰好在以上兩者之間的邊界上滑行(綠色曲線)，膨脹率逐漸降至零，形成一個穩恒態的宇宙，這種情況下如果宇宙中再多一個質子，它就會重新坍縮。但以上這些情況都不是我們的宇宙；我們生活在紅色曲線上，空間本身具有一種固有能量。這就是暗能量的本質：真空中固有的能量。暗能量占了宇宙總能量的三分之二以上，這個比例只會隨著宇宙的不斷膨脹而增加，更多的空間會自發地產生，更多的暗能量也會隨著空間的產生而產生。

是不是覺得出問題了？如果只是在無中生有地自發地創造更多的空間，而空間固有內在的能量，這是不是違反了能量守恒？”

這樣考慮也是有道理的，怎么能無形中創造出能量呢？在廣義相對論中，“能量”不是一個嚴格定義的量，是一個很抽象的概念，但我們仍然能對不同類型的能量有很好的描述。

我們知道有重力勢能，它告訴我們物體在一定位置所蘊含的能量。我們知道有動能，也就是物體運動的能量。我們還知道核能，化學，電力，以及很多其他形式的能源。

但是還有一個特別重要的物理學名詞：做功。做功是指，向一個物體施加一個力，使其移動一段距離，這個力與物體的距離變化方向相同時，這個過程所需要的能量。

這意味著在引力場中，如果你對一本書施加了一個向上的力，并使其向上移動了一段距離，你就做了正功(即，你給系統增加了能量)。但是如果你對一個向下運動的物體施加一個向上的力，你做的功是負功。(即你從系統中移除了能量)

一般來說，當你向書移動的方向推的時候，你做了正向的功，給系統增加了能量，當你向相反的方向推的時候，你做了負功。

現在，讓我們把這個知識點用在宇宙上。這個球形物體正在膨脹，恒定的能量密度填滿了球體。由物質和輻射產生的引力把這個球體往進拉，但是球體在做什么呢？

球體在向外膨脹。換句話說，物質和輻射能量產生的引力把宇宙向內拉，這和膨脹的方向相反，所以引力在做負功！

換句話說，宇宙創造了更多的空間，而這個空間確實具有內在能量。但是，星系隨著空間的膨脹而變得不再緊密地結合在一起，輻射能量隨著紅移而降低，宇宙膨脹時現有的物質和輻射能量所做的負功就是創造新空間的額外能量來源！

所以如果你問“暗能量”的能量來自哪里，它來自于對宇宙膨脹做的負功。所以一般也認為物質和輻射能量讓萬物聚集在一起，它具有正壓強性質，但是我們的宇宙一直在加速膨脹，所以只有暗能量具有負壓強性質才能使得宇宙發展成如今的模樣。

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