22.11. A_10¶
22.11.1. 加速宇宙¶
另一个开放宇宙和封闭宇宙的解决方案可能在最近的HST和地面“超级望远镜”观测结果中被发现。持续不断的大型1a型超新星爆炸的天空库存已经在大约70亿光年的距离内检测到大量的超新星。每一次这样的爆炸只持续几个地球周；持续时间提供了一个很好的估计其内在亮度。在这项调查中，只有超新星的起源可以被紧密地固定，从而可以确定它们的总寿命，才被包括在使用它们作为距离时间的高级指标中，作为另一种估计衰退速度的方法，从而估计扩张率。对45个1a型事件的分析结果表明，其速度比之前根据深部类星体研究计算的要快。事实上，按照这个速度，宇宙一定在膨胀 太快 因为它已经减速到可以最终收缩。这说明 open 宇宙将永远膨胀并导致必然的结果是总质量（可能只有所需总量的20%）不足以关闭它。这些数据还表明，自从70亿年前光离开超新星以来，膨胀的速度甚至可能有所加快。
上一段的观点是1998年宇宙学家讨论的最热门的话题，“宇宙中的能量缺失”会议集中讨论了许多相关方面。1999年1月第期 科学美国人 现在的细节与不断膨胀和加速的宇宙这个日益增长的概念有关。感兴趣的读者应该参考这些论文，但在接下来的三段中给出了每一篇的简要概要。
第一， Surveying Space-Time with Supernovae （霍根、克什纳和桑特谢夫）放大了1A型超新星的性质。它们可以和普通恒星一样小，在到达白矮星阶段后，继续接收来自伴星的物质。这种新物质流入矮星会增加它的总质量，直到温度突然上升，导致一种超新星的形式，这种超新星的存在时间很短，其持续时间取决于质量。反过来，质量决定亮度。如果一颗超新星几乎可以在它开始时被探测到，那么它持续时间所涉及的时间表明一个特定数量的能量输出，因此这个事件可以被用作一个“标准烛光”，具有显著的可靠性（+/-12%），非常适合测量距离。（这种超新星是通过在不同的时间对天空中的小部分拍摄望远镜照片，精确地将它们叠加为计算机图像，补偿观测条件的差异，并在随后的早期图像中进行细分来检测的。） [消除持续存在的相同功能] 以及确定具有超新星外观的残余物）。一个超新星在一个星系中平均每300年出现一次，但由于有许多星系可以分辨恒星，因此一个新的超新星大约每月出现一次。利用这种方法，天文学家们发现了大量的1a型超新星，它们位于距离地球70到40亿光年的地方（由红移决定），实际上发生在过去，当时宇宙的大小是现在的2/3。令人惊讶的是，在这些观察中，1a型的亮度比在确定的距离处要低25%。这意味着他们真的走得更远了，而且由于扩张率的变化，他们一定已经到达了这些位置。最好的解释是随着时间增加加速度，因此与双曲空间膨胀相关的开放宇宙模型是最可能的状态。为了解释这一点，如果随后的研究继续支持这一结论，就需要存在某种抵消扩张的能量，或者一种不同的通货膨胀模型。
在第二篇论文中， 宇宙学反引力 （克劳斯），一种排斥力（实际上，某种仍然神秘的能量）的存在抵消了引力，这可以解释观测结果及其许多后果。这一能量在重要方面与爱因斯坦提出的假设相似，然后被爱因斯坦拒绝解释当引力作用于所有物质（包括星系）时，静态宇宙如何能保持一个恒定的大小；当膨胀和大爆炸的证据几乎被完全接受时，爱因斯坦放弃了他的想法，但在R中。回顾一下他的宇宙学常数（L）的概念有其优点，但当时并不适用于膨胀特性尚不为人所知的宇宙。一个正的l值产生长期的排斥力，这样（开放的）宇宙将永远膨胀，而不会最终减速。l（方程式中，希腊字母lamda [资本] 与另一个参数o（希腊字母Omega）关联。ω是宇宙中物质/能量的密度与实际产生平坦宇宙所需的量之比（ω=1）；它也是引力能与现存所有物质/能量的动能之比。虽然一个平坦的宇宙似乎适合许多观察（但可能是虚幻的，因为我们只观察一个无限宇宙的一小部分似乎是平坦的（就像一个大球体或双曲线鞍上的一个小区域），当估计整个宇宙中所有物质和常规能量的库存时，数量就会下降。不需要达到真正的平坦状态。事实上，根据超新星的观测结果，欧米伽的值似乎小于1，这相当于双曲线几何后的膨胀。（在本模型中，L本身是有限的，与本页后面表格中的值不同）。如果这种情况持续下去，就有必要考虑到欧米伽值的降低，因为现在确定的物质/能量远远低于所需的量。因此，进入了今天的爱因斯坦L的等价物，也就是说，某种形式的能量，其特征只是粗略地知道，其存在还没有被证明。这是空空间的能量，这个空间中的一个矛盾体不是真的空的，但是它的能量含量可以作为真空密度来测量，这个能量可以抵消重力。量子理论揭示了它的一些特性。这种虚能是由极短的量子涨落产生的，这些涨落产生的虚粒子在任何时刻都会产生排斥力。（因此，空旷的空间不断地被无数的单个粒子侵入，这些粒子只有短暂的存在，但只要空间存在，这个过程就会一直持续下去）。影响这一过程的L值可能是恒定的（或者可能会变化——至今尚未确定）。在宇宙早期，物质/能量密度很高，但随着膨胀而不断减小。几十亿年前，它的价值降到了（常数？）与L有关的能量密度，因此现在它的排斥力导致膨胀加速，这是由更微弱的超新星观测所暗示的一种效应。
第三篇论文， 低密度宇宙中的膨胀 （布彻和斯佩格尔）提出了一种假设L相关排斥能的替代方法。它得出了一个类似的结论：宇宙是开放的，空间的膨胀模式是双曲线的。所提出的模型，即开放式通货膨胀理论，是Guth等标准通货膨胀模型的一个变种。在标准模型中，通货膨胀与 膨胀场 （if），它指的是在膨胀过程中由量子场振荡产生的粒子（很像上面描述的虚拟粒子）。想象一下，在一个x-y图中有一条曲线，形状像一个宽的，开放的u，在这个图中，垂直线描述了势能的变化和if的水平变化。在通胀开始时，国际单项体育联合会将曲线向下移动到最小值。这个过程可以发生在无限实体中，这个无限实体被概念化为一切（无界限的连续体），在这个无限实体中，一个到多个单独的宇宙可以形成。在开放式通货膨胀模型中，在靠近高势能的曲线中存在一个弯曲，在这个弯曲中，中频可以被困在其中，就像在一个局部低谷中，所谓的“假最小值”或“假真空”。许多这样的“低谷”存在——每一个都是一个潜在的宇宙。当某些量子过程发生时，如果态可能“隧道”出这个槽，并沿着规则的U面向最小方向前进。每次发生这种情况，都会发生真正的通货膨胀，随后会出现一个大的波动（注：大爆炸只描述了宇宙的增长，而不是宇宙开始之前存在的条件的原因）。国际单项体育联合会，根据其性质，给予反重力，导致膨胀。这个过程可以发生在连续体的任何地方，而不是同时发生，因此许多宇宙（多元宇宙）可以形成和生长，就像水里接近沸点的许多气泡一样。大多数这样的“泡沫宇宙”即使在附近的宇宙膨胀时也不会接触，但如果两个相互作用，它们会经历巨大的能量效应。一些（大多数？）不要像地球上的宇宙那样经受住膨胀的考验。在膨胀的第一阶段，给定宇宙中的原星系是“接触”的，但是当膨胀速度大于光速时，它们可能会失去联系。随着通货膨胀的结束，一些星系重新建立了联系，但是今天我们宇宙中的一些部分距离彼此太远（与地球相反的方向），以至于在大爆炸之后的时间里接收到彼此的光。在这个气泡模型中，ω从零（0）开始，然后在离开假真空槽后，它在完全膨胀时上升到1（产生一个平坦的宇宙），然后衰减到小于1的值，从而产生双曲线膨胀（膨胀后），其一个结果是当膨胀被追溯到时间时所注意到的加速度。这个加速度是由于如果在气泡边界处是最大的，朝中心向内减小。不用说，这个开放式的通货膨胀模型是推测性的，在未来，当通过进一步的观察/实验/计算/概念进行检验时，它可能站不起来，但它确实提供了一种方法，不必依赖奇异的宇宙学常数能来解释加速度。
为了总结这最后三段，最近的证据表明，一个开放的宇宙倾向于在一个观测尺度上的平面类型，但实际上可能是无限扩大的双曲线空间模式时，设想在更大的规模。这可能涉及到特殊形式的膨胀和大量排斥能的可能存在。除非在未来发现对扩张具有吸引力的大量物质/能量，否则开放模式最有可能是最受欢迎的方案。追踪1999年1月发行的 科学美国人 提高你对这些复杂想法的洞察力和理解力。
问题自然产生了：宇宙的最终命运是什么？如果它关闭了，它将面临巨大的危机；在一个看似合理的新奇点出现之后，会发生什么是一个富有想象力的猜测。如果它是开放的，膨胀将永远持续下去，但随着时间的推移，所有现在的恒星和即将到来的恒星将耗尽燃料，或者爆炸，或者燃烧成退化物质。这个宇宙可能包含无数的黑洞，大部分都很小，但仍然完全不发光。但是，这样的宇宙将“像余烬一样消亡”，随着能量的分散和物质的冷却和随机分布（遵循热力学第二定律-最大化熵），继续膨胀，以集体的“呜咽”走向永恒。
出现的精确宇宙是“我们拥有的”。其他具有不同性质的宇宙可能是可能的。如果某些基本性质和常数与现在确定和量化的基本性质和常数只有适度的不同，那么交替宇宙的性质和历史就会有所不同——当然要比我们继续观察的宇宙年轻或年长。而且，事实上，某些基本参数与它们实际拥有的值之间的显著变化甚至可能否定了宇宙的成功存在。换言之，可能没有无限多的可能宇宙可以发展。这在很大程度上取决于大爆炸发生时的初始条件（或其他启动机制）；尽管第一分钟的物理计算结果相当精确，但这些条件尚未完全确定（不为人所知）。在解释宇宙是如何形成的极端情况下，一方面是造物主精神的概念，造物主精神“愿意”奇点，定义规律，建立适当的初始条件，另一方面是在前宇宙的量子态中自我创造的波动，这必然导致了“某些”宇宙RKED（否则我们就不会存在去了解和思考它：一个有点哲学意义的概念，被称为人类宇宙学原理）。