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未解決的物理學問題 :為什麼從量子真空計算出的宇宙學常數,會與天文觀測值相差那麼大
[1] ?是甚麼物理機制抵銷了這超大數值?
宇宙學常數 (cosmological constant)或宇宙常數 由阿爾伯特·愛因斯坦 首先提出,現前常標為希臘文 「Λ」,與度規 張量 相乘後成為宇宙常數項
Λ
g
μ
ν
{\displaystyle \Lambda g_{\mu \nu }}
而添加在愛因斯坦方程式 中,使方程式能有靜態宇宙 的解。若不加上此項,則廣義相對論 所得原版本的愛因斯坦方程式會得到動態宇宙的結果。
R
μ
ν
−
1
2
R
g
μ
ν
+
Λ
g
μ
ν
=
8
π
G
c
4
T
μ
ν
{\displaystyle R_{\mu \nu }-{\textstyle 1 \over 2}R\,g_{\mu \nu }+\Lambda \,g_{\mu \nu }={8\pi G \over c^{4}}T_{\mu \nu }}
這是出於愛因斯坦對靜態宇宙的哲學信念。在哈伯 提出膨脹宇宙的天文觀測結果哈伯紅移後,愛因斯坦放棄宇宙學常數,認為是他「一生中最大的錯誤」。
但是1998年天文物理與宇宙學對宇宙加速膨脹 的研究則讓宇宙學常數死而復生,認為雖然其值很小,但可能不為零。宇宙常數項的貢獻被認為與暗能量 有關。
宇宙學常數問題
根據廣義相對論,宇宙真空裏蘊藏的能量會產生引力場,真空能量密度
ρ
v
a
c
{\displaystyle \rho _{vac}}
與宇宙學常數
Λ
{\displaystyle \Lambda }
之間的關係為
ρ
v
a
c
c
2
=
Λ
c
4
/
8
π
G
{\displaystyle \rho _{vac}c^{2}=\Lambda c^{4}/8\pi G}
。怎樣計算真空能量密度是物理學尚未解決的一個大問題。最簡單算法總和所有已知量子場貢獻出的零點能 ,但這理論結果超過天文觀測值120個數量級 ,被驚歎為「物理史上最差勁的理論預測」!這問題稱為宇宙學常數問題。為什麼從真空能量密度計算出的宇宙學常數,會與天文觀測值相差這麼大?到底是甚麼物理機制抵銷這超大數值?解決這問題可能要用到量子引力理論 。[2] :186-187
參閱
參考文獻
外部链接
《宇宙学常数、超对称及膜宇宙论》,作者:卢昌海 (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 )