我们宇宙命运的想法
由我们可以看到的力量支配
因暗物质的发现而被遗弃。
但是，我们现在知道宇宙的演变
是由更神秘的东西驱动 - 暗能量。
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在最后两集中，我们进行了讨论
关于宇宙的命运如何
可以用爱因斯坦的一般理论来描述
通过Friedmann方程的相对论。
但是，有一个问题。
观察表明宇宙是无限的
扩大。
但它也几何平坦。
只有我们介绍才允许这样做
由宇宙常数表示的一种新型能量。
我们称之为暗能量。
但是，这种黑暗能量实际上是做什么的呢？
答案来自另一件作品
其存在的证据本身
来自独立的尝试来确定
宇宙是否会重新坍塌。
看，测量宇宙的密度
是一种决定其命运的方法，因为未来的扩张
速率取决于密度。
然而，它过去的扩张历史也是如此。
实际上，衡量过去的扩张历史
应该告诉我们未来的扩张
无需计算任何星系。
这段历史是在每个光子中编码的
从遥远的宇宙到达我们的望远镜。
当空间扩大时，它会延伸出光线
正在穿越它。
在该扩展期间，它增加了波长
由此产生的电磁波
在我们看到的红移，宇宙红移。
如果我们也知道给定光子的行进时间
通过那个不断膨胀的宇宙，然后是它的红移
告诉我们扩展的总量
发生在那段时间。
但是我们如何计算出多少时间
光走过去了吗？
嗯，我们知道光的速度。
所以我们需要弄清楚它走了多远，
光子所具有的实际物理空间量
穿过去找我们。
要衡量宇宙的膨胀历史，
我们需要测量红移 - 距离关系。
我们在这一集中详细讨论了这一点。
但等等 - 红移不告诉我们距离吗？
嗯，有点但只有我们假设
红移 - 距离关系。
Redshift是宇宙在此期间扩展的数量
光子的旅程，距离是物理空间的数量
它走过了。
这两者是由宇宙的扩张历史联系在一起的。
测量许多不同的红移和距离
彼此独立告诉我们
那种扩张历史。
没问题。
只需测量一堆东西的红移和距离
在太空中。
好吧，不是那么快。
虽然测量红移不是那么难，
距离是最难的事情之一
进入天文学，特别是对于遥远的事物
宇宙将会显着扩张
在他们的光照到达我们的时间 - 数十亿
光年远。
你知道什么会非常方便吗？
如果那个旅行灯发生了其他事情
独立地跟踪它行进的距离。
等一下。
有。
远处的东西比附近的东西更微弱。
我们只需要一些光源
在那里，真正的，内在的亮度是已知的。
这样，我们可以弄清楚有多远
只是通过看到它对我们来说有多微弱。
我们将这种神奇的光源称为标准蜡烛，
我们在那里很幸运。
有一种非常特殊的超新星
这既壮观又明亮
我们可以找出非常准确的内在亮度
或光度。
它是Ia型或白矮星超新星。
拿一个白矮星，一个死的低质量恒星的剩余核心
像我们的太阳一样，让它蚕食
来自二元伴侣的一些材料。
当恒星达到临界质量时，
失控的聚变反应消失了
这颗恒星是超新星。
这些东西爆炸的非常相似和非常高
光度，因此它们是完美的标准蜡烛。
好的，所以这是实验 - 看星星
在宇宙中爆发。
当你捕捉到一颗白矮星超新星时，
你知道它的距离和红移。
假设，如果红移为给定距离
事实证明是偏大的
那意味着宇宙
在相应的轻型旅行期间扩大了很多
时间。
现在，这实际上指向一个更密集的宇宙。
为什么？
因为如果红移很大，
然后宇宙膨胀得更快
在过去，这意味着什么
将不得不将其降低到目前的速度。
这将是一种高质量的能量
将来可能使其重新坍塌的内容。
因此，测量过去迅速膨胀的宇宙
指出它有它的引力
在当时和现在之间制动。
另一方面，如果红移在给定的距离
原来是偏小的，
这意味着宇宙扩张得更少
那光子正在旅行。
因此物质密度会降低
需要解释宇宙是如何减速的
以目前的扩张速度。
您期望的最小红移
如果宇宙永远如此
我们现在看到的速度一直在扩大，所以几乎无所谓
减缓宇宙的速度。
这样的宇宙肯定会永远膨胀。
我们也可以翻转这个逻辑，并说对于给定的红移，
我们期望超新星变得明亮或更近
在一个高密度，重新聚集的宇宙中
在低密度下微弱或更远，
无限膨胀的宇宙。
两个独立的天文学家团队
花了几年时间捕捉白矮星超新星爆炸
在星系数十亿光年
离开去衡量过去的扩张
宇宙的历史。
他们认为这会告诉他们宇宙是否会这样
永远扩张或重新崩溃。
但他们看到了什么？
1998年，两支球队宣布了宇宙
过去的扩张速度比现在慢得多。
红色变化太低了。
或者相反，超新星更微弱
比你想象的还要多，即使是宇宙也是如此
完全不管它。
这意味着宇宙的膨胀率
实际上已加速，加速，
那颗超新星光正在向我们发射。
这一发现加速扩张
宇宙队在2011年为两支球队赢得了诺贝尔奖，
它被认为是暗能量的发现。
看，这个观察实际上是在发现之前发生的
宇宙中无法解释的几何平坦度
我们上次谈过这个问题。
但是，这种加速扩张
可以用相同的数学解释，
宇宙常数，指向相同的物理学，
暗能量。
将宇宙常数加到第一个弗里德曼方程中，
我们调和了左右两边。
但我们也看到了这个术语的不变性
意味着宇宙越大，
这些东西越多越好。
这让我们解释宇宙论
恒定代表一种真空能量，
空间本身的财产。
它必须最终支配宇宙的进化。
但为什么要恒定的真空能量
导致宇宙加速？
让我们以数学的方式进入遥远的未来，
当星系离这么遥远的时候
宇宙的密度基本上为零。
我们知道宇宙是扁平的，
所以曲率也是零。
对于这个遥远的未来宇宙，我们可以写出第一个弗里德曼
像这样的等式。
看到？
扩张只取决于宇宙常数。
这是否意味着扩张将变得不变？
没有。
看，这不是扩张速度 - A点 - 那是
在这个等式中常数。
A上的A点将成为常数。
我们也称之为哈勃参数，
它可以被认为是速率
宇宙的大小增加了一倍。
哈勃常数就是哈勃参数
今天。
通常，哈勃参数随时间变得越来越低。
但是具有正的宇宙常数，
哈勃最终将拥有一个恒定的哈勃
参数。
所以我们将有一个不断的倍增时间。
这是指数增长，看起来像是在加速
扩张。
目前，宇宙中还有足够的物质
影响扩张速度，但我们已经到了这一点
暗能量占主导地位的地方。
事实上，宇宙在扩张中一直在加速发展
六十亿年左右。
这就是我们在白矮星超新星测量中看到的。
如果宇宙常数保持不变，
我们可以期待指数增长继续下去。
但它会保持不变吗？
可能会下降吗？
这一切都取决于空间的这种能量
真的是。
为此，我们需要另一集“时空”。
在上一集中，我们谈到了如何
一般的相对论描述
宇宙膨胀需要暗能量。
你们有一些很好的问题。
Pravar Parekh指出我们不能真的
知道宇宙是扁平的，因为我们只能
看到它的一小部分。
这绝对是真的。
我们不能排除低于目前最佳状态的曲率
灵敏度，目前是完美平坦度的0.4％。
宇宙可以是正向或负向弯曲的
低于那个水平。
如果是正弯曲的，那就意味着有限
但非常非常大的宇宙有一个体积
至少是我们可观测宇宙的250倍。
我们在这一集中讨论这个问题。
但是，第一弗里德曼要求的曲率
方程式同意扩张之间的平衡
而且密度要大得多
比我们的宇宙展示。
即使更大的宇宙是弯曲的，
我们仍然需要暗能量。
Yeshwanth Vejendla想知道
我们怎么可能测量这种密度
一个巨大的宇宙。
所以关于宇宙的方便之处
这在更大的尺度上是平滑的
你不必测量整个东西的密度，
只是足够的代表性补丁。
我们的银河系调查已经有数十年了
测量亮度，红移，
恒星成分，以及数百万个星系中的更多。
即使在那时，它们也没有覆盖整个可观察的宇宙。
但是，它们会对它进行足够大的采样
告诉我们宇宙中的物质
分布非常顺利。
这些调查不能测量所有的暗物质含量
他们的星系团。
但同样，我们已经在足够多的情况下权衡了暗物质
能够推断。
Thomas Waclav对添加东西有合理的担忧
你的数学，直到它工作。
托马斯，我听到你了。
你不能这样做。
奥卡姆的威廉在他的坟墓中转身。
但是当理论 - 广义相对论时，在这种情况下 -
在许多其他方面如此彻底地验证，
并且增加了宇宙常数
很好地描述差异，
强烈建议这个添加描述
真实的东西。
正如我们今天所看到的那样，宇宙常数
解决了两个度量差异。
所以在某种程度上，它是正确的，甚至是
如果我们不知道是什么原因造成的，或者它是否真的不变。
Austin Pinheiro喜欢认为PBS
代表花生酱三明治
没有明显的理由。
不要出汗，奥斯汀。
人们总是认为愚蠢的事情。
感谢你对实力的诚实
信仰结构背后的证据。
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