在前面對(duì)(不包含精質(zhì)的)宇宙常數(shù)模型的討論中,我們一直認(rèn)定真空能量的數(shù)值是正的。雖然原則上也可以假設(shè)一個(gè)較小的負(fù)值,但考慮到一個(gè)負(fù)真空能量——負(fù)宇宙常數(shù)——會(huì)和引力一起為宇宙膨脹減速,因此它不能用來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)所觀測(cè)到的證據(jù)。但如果我們?cè)谀Ｐ椭性偌尤刖|(zhì),情況就會(huì)發(fā)生改變。這時(shí),即使真空能量取負(fù)值,精質(zhì)和真空能量密度的總和依然可能是正的。而隨著精質(zhì)的衰減,宇宙能量將逐漸由真空能量主導(dǎo)并變成負(fù)值,從而阻止宇宙繼續(xù)進(jìn)行膨脹。一個(gè)具有負(fù)宇宙常數(shù)的時(shí)空只有一個(gè)終點(diǎn),即在大擠壓中重新坍縮。

和上面的例子相比,第二個(gè)例子為宇宙預(yù)言了一個(gè)更可怕的結(jié)局。在這個(gè)模型中,暗能量的作用完全被幽靈能量(phantom energy)所取代——這是一種具有奇異狀態(tài)方程的假想成分。幽靈能量的狀態(tài)方程中w < -1,因此其能量密度會(huì)隨宇宙的膨脹而增加。如果我們把這種暗能量添加進(jìn)愛(ài)因斯坦的宇宙配方,就會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著宇宙體積的增加,幽靈能量的密度也會(huì)上升。由這種幽靈能量填充的宇宙將會(huì)加速膨脹——宇宙會(huì)因膨脹而獲得新的能量。這種宇宙的結(jié)局是非?？膳碌摹．?dāng)時(shí)空拉伸以越來(lái)越瘋狂的步伐發(fā)展時(shí),星系團(tuán)、星系、恒星和行星將一一被撕裂,最終所有的原子都將被迫解體,宇宙也將到達(dá)其最終狀態(tài)——大撕裂。

這一富有想象力的理論難免會(huì)遇到許多困難。幽靈能量會(huì)導(dǎo)致超光速粒子或詭異真空態(tài)的出現(xiàn)。當(dāng)構(gòu)造新理論時(shí),我們一般要保證真空態(tài)的穩(wěn)定性,這是一個(gè)最基本的要求,同時(shí)也是理論的基石。但在幽靈能量模型中,真空態(tài)有可能從虛粒子組成的海洋,迅速衰減到完全混亂的狀態(tài)——這種情況就像蓋在沙灘上的房子在地震中垮塌一樣。當(dāng)然,我們是可以通過(guò)調(diào)整模型來(lái)避免這一災(zāi)難的,因此在眾多可能的暗能量理論中,幽靈能量依然不能被徹底地排除。

對(duì)引力理論的再一次修改

現(xiàn)在我們回過(guò)頭來(lái)再討論引力。對(duì)引力理論的修改雖然不能解釋有關(guān)暗物質(zhì)的種種證據(jù),但這一缺陷并不會(huì)——也不應(yīng)該——妨礙理論物理學(xué)家討論廣義相對(duì)論的新變種,并嘗試用它來(lái)研究暗能量。在加入暗物質(zhì)的同時(shí),順便對(duì)廣義相對(duì)論進(jìn)行升級(jí),也不失為一種可能性。