在前面對(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)一個較小的負(fù)值,但考慮到一個負(fù)真空能量——負(fù)宇宙常數(shù)——會和引力一起為宇宙膨脹減速,因此它不能用來解釋實驗所觀測到的證據(jù)。但如果我們在模型中再加入精質(zhì),情況就會發(fā)生改變。這時,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)進行膨脹。一個具有負(fù)宇宙常數(shù)的時空只有一個終點,即在大擠壓中重新坍縮。

和上面的例子相比,第二個例子為宇宙預(yù)言了一個更可怕的結(jié)局。在這個模型中,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,因此其能量密度會隨宇宙的膨脹而增加。如果我們把這種暗能量添加進愛因斯坦的宇宙配方,就會發(fā)現(xiàn)隨著宇宙體積的增加,幽靈能量的密度也會上升。由這種幽靈能量填充的宇宙將會加速膨脹——宇宙會因膨脹而獲得新的能量。這種宇宙的結(jié)局是非常可怕的。當(dāng)時空拉伸以越來越瘋狂的步伐發(fā)展時,星系團、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,宇宙也將到達其最終狀態(tài)——大撕裂。

這一富有想象力的理論難免會遇到許多困難。幽靈能量會導(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,我們一般要保證真空態(tài)的穩(wěn)定性,這是一個最基本的要求,同時也是理論的基石。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,我們是可以通過調(diào)整模型來避免這一災(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。

對引力理論的再一次修改

現(xiàn)在我們回過頭來再討論引力。對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——也不應(yīng)該——妨礙理論物理學(xué)家討論廣義相對論的新變種,并嘗試用它來研究暗能量。在加入暗物質(zhì)的同時,順便對廣義相對論進行升級,也不失為一種可能性。