苍茫宇宙，谁主沉浮？暗能量、爱因斯坦的错误和宇宙的命运( 四 )
暗能量问题，就仿佛这个世代的斯芬克斯之谜。或许我们不得不放弃解答，眼看着怪兽吞下基础物理的大片疆域。但我更盼着有一天，聪明的你解开这个谜，让怪兽掩面跑开，让物理学走进新时代。
[1] 这里一个常见的问题是，暗能量和暗物质有什么区别？它们都有一个“暗”字，就是说它们都不发光，我们也不理解它们到底是什么。但是，暗物质的万有引力性质与普通物质一致。而暗能量连引力性质都与普通物质不一样。
[2] 宇宙-遥远天体的关系，和地球-火箭的关系，其实不仅仅是个类比。对感兴趣的读者，这里给出几点注解：(a) 在利用牛顿力学推导弗莱德曼方程的过程中，宇宙-遥远天体的关系，和地球-火箭的关系，遵循的方程是完全相同的。(b) 牛顿力学不能处理压强导致的引力。而引力可能体现出排斥的性质，和压强有关。在广义相对论中，宇宙加速膨胀是因为压强是负的，并且绝对值非常大，破坏了“强能量条件”，也就是说“引力会吸引物质”这个条件的破坏。(c) 你可能会问：既然暗能量能实现反引力，在飞船上绑一块暗能量是不是就能反引力飞行了？可惜暗能量是均匀分布于宇宙中的。目前还没发现“一块暗能量”这样的事情。成块、结团的暗能量或许是不可能存在的；或者即使暗能量的团块存在，这些团块也未必与暗能量的整体有同样的引力性质。暗能量能成团与否，以及如果成团，性质如何，与具体暗能量模型有关，现在还没有定论。
[3] 参见 Dark Energy, Xiaodong Li, Miao Li, Shuang Wang, YW, Peking University-World Scientific Advanced Physics Series: Volume 1, Holographic Dark Energy, Shuang Wang, YW, Miao Li, Physics Reports, 696, 1, 2017.
[4] 参见 The Cosmological Constant and the String Landscape, Joseph Polchinski,arxiv.org/pdf/hep-th/0603249.
[5] 因为这时宇宙中包含最多关于宇宙起源的信息。参见 The End of Cosmology, Lawrence M. Krauss and Robert J. Scherrer, Scientific American 2008.
[6] 人择原理并不是暗能量发现后才提出的。早在1957年，Dicke就讨论了一些关于人择原理的问题。一些物理常数的选取，刚好能容纳人存在，看起来是个巧合。不过考虑到，如果这些常数取别的值，不能容许人存在，那么，就没人问“物理常数选取”这个问题了。这就是人择原理。但是，宇宙加速膨胀的发现，和弦景观模型的提出，确实把很多人赶到了人择原理这条路上。弦景观模型是基于弦理论的“多宇宙”理论，其认为弦论里有数以10的100次方计的解（甚至更多），而早期宇宙的“永恒暴胀”猜想，则能物理上实现这些解。既然我们有10的100次方种选择，里面只有极少数适合人存在，所以人可以问“暗能量是什么”这样的问题，那么这个10的120次方的精细调节也就不是那么不自然了。但是，人择原理不仅让我们放弃用传统方法解释宇宙常数问题，也为我们提出了很多新问题。这些问题甚至超出了物理学的范畴。例如，与之相关的玻尔兹曼大脑问题，逼迫我们问自己，我们是典型的观测者吗？（例如，我们生活在地球人口最多的时代吗？地球又是宇宙中智慧生命最多的星球吗？）等等。
本文改编自知乎回答
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来源：中国科学院理论物理研究所
中国科学院理论物理研究所
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【苍茫宇宙，谁主沉浮？暗能量、爱因斯坦的错误和宇宙的命运】
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