Page 295 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源
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种微型黑洞，它们保留至今并可能是暗物质的候选者，但迄今还没有实际观测到这种微型黑
洞。
元宇宙的结构类似一个非线性黑洞（参见图 14-3），它由位于中央的总星系和周边的
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光子墙组成。我们的元宇宙的质量约为 10 kg，它的史瓦西半径约为
2GM
r 5 . 1 10 24 m . 1 59 亿光年 （14.43）
s
c 2
目前可观察宇宙的半径约为 465 亿光年，这个半径可以理解为总星系的半径，而元宇宙的非
线性视界的半径比总星系的半径更大。当元宇宙的非线性视界半径大于史瓦西半径时，非线
性结构力可以抵抗引力收缩，这样的元宇宙的结构是稳定的，不会发生大爆缩。仅当元宇宙
的非线性视界半径小于史瓦西半径时，非线性结构力小于引力，可引发宇宙大爆缩，元宇宙
最终坍缩为普朗克量子宇宙。如图 14-7 所示，短划虚线圆表示非线性视界，点虚线圆表示
总星系的边界，实线圆表示史瓦西半径。图左的元宇宙结构是稳定的，其非线性视界半径大
于史瓦西半径，图右的元宇宙结构是是不稳定的，其非线性视界半径小于史瓦西半径。
稳定的元宇宙结构 不稳定的元宇宙结构
非线性视界
总星系边界
史瓦西半径
不会产生大爆缩 产生大爆缩并坍缩为普朗克量子宇宙
图 14-7 稳定和不稳定的元宇宙结构
六、暗能量与相对论性宇宙
自 1998 年天文学家们发现宇宙在加速膨胀并提出暗能量解释之后，暗能量就一直是物
理学界和天文学界关注的焦点。暗能量最奇异的性质就是它具有负压强，或者说，它所产生
的万有引力是排斥性的，如果暗能量在宇宙中占据主导地位，它产生的排斥性的引力就会驱
动宇宙加速膨胀。目前对暗能量的本质属性完全不清楚。为了对暗能量加以说明和研究，人
们提出了许多暗能量模型，除了前面提到的宇宙学常数模型之外，还有一些动力学模型将暗
能量归结为某种空间均匀分布的标量场，如精质（quintessence）、幽灵（phantom）、精灵
（quintom）、查普里琴气体（Chaplygin gas）、K-质（K-essence）、快子（tachyon）、海
圣斯（henssence）、全息暗能量（holographic energy）、年轮暗能量（ageg raphic energy）、
里奇暗能量（Ricci dark energy）等等。一方面这些模型或多或少能够解释一些问题，但也
引起了一些新问题，另一方面目前的观测数据还没有办法从这些模型中选出优胜者。大多数
天文物理学家都认为，暗能量的本质决定着宇宙的命运。如果加速膨胀是由真空能引起的，
那么宇宙将永远延续这种加速膨胀的状态，宇宙中的物质和能量将变得越来越稀薄，星系之
间互相远离的速度将变得非常快，新的结构不可能再形成。如果导致当今宇宙加速膨胀的暗
能量是动力学的话，那么宇宙的未来将由暗能量场的动力学决定，有可能会永远加速膨胀下
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