宇宙加速膨胀是指宇宙的膨胀速度越来越快的现象。这一现象由
宇宙标度因子的二次
导数是正值所表示,即
星系远离
地球的速度随时间推移应持续增长。1998年,通过对Ia型
超新星的观测数据得出结论,
宇宙的膨胀速度正在加快。这一发现由物理学家
索尔·珀尔马特(
加利福尼亚大学伯克利分校)、
布莱恩·施密特(
澳大利亚国立大学)与
亚当·里斯(约翰·霍普金斯大学)共同完成,他们因这项工作获得了2006年
邵逸夫天文学奖与
2011年诺贝尔物理学奖。
宇宙加速膨胀是由宇宙标度因子的二次导数为正值所指示的现象。根据
哈勃空间望远镜定律,这意味着
星系远离
地球的速度随着时间的推移而不断增加。这一现象最初在1998年通过对Ia型
超新星的观测数据得以确认。
宇宙加速膨胀的正确性得到了多方面独立观测结果的支持,这些观测包括
背景辐射、可观测宇宙的大尺度结构、宇宙的年龄、对超新星的更精确观测以及
星系团的X射线特性。
如果宇宙正在加速膨胀,那么它的密度必然也在降低,因为物质之间的空间正在扩大。如果这种情况继续下去,除了我们所在的
室女座超星系团外,其他所有的星系团都将经历极端
红移并加速远离,使得探测它们变得更加困难,遥远的宇宙也将变得更加黑暗。
为了解释宇宙加速膨胀的现象,天文学家提出了多种模型,其中包括
暗能量的形式,如
宇宙常数、第五元素、暗流体和幻能量。暗能量具有负压强,且在整个空间内均匀分布,这是其最重要的特征之一。
根据大撕裂假说,幻能量会导致指数级别的发散扩张,超越本域
星系团的
引力,最终将室女座超星系团乃至银河系、
太阳系和原子撕裂。对
宇宙膨胀加速度的测量对于确定宇宙的命运至关重要,但这项重要的发现可能在短时间内难以实现。
随着宇宙的膨胀,
暗物质的密度下降得比暗能量更快。最终,
暗能量将成为主要的因素。具体而言,如果宇宙体积翻倍,暗物质的密度将减少一半,而暗能量的密度则基本保持不变(如果暗能量是
宇宙常数,则其密度保持不变)。在宇宙常数模型中,暗能量已经支配了物质的质量能量,而宇宙的膨胀近似为时间的
指数函数。根据该模型,未来的膨胀标度因子加倍时间(从 (t)$ 变为 $2a(t)
有人声称
宇宙正在加速膨胀,时间也因此加快流逝。他们引用了一些看似支持这一观点的例子,如NIST的时间测定师自1999年起未添加闰秒,因为地球自转速度加快了。此外,他们还提到了
地球的舒曼
共振频率从每秒7.83周上升至超过每秒12周,暗示着一天的时间长度已经缩短至不足16小时。他们还注意到Windows操作系统时钟的秒针跳动频率不均,认为这是一种新的现象。
然而,这些说法并没有科学依据。时间的度量依赖于对特定物理过程的分割,如
日晷利用地球的周期性运动,机械钟表利用单摆的周期性,
石英钟利用石英
晶体的固有振动频率,而
国际单位制中对时间的定义则是基于铯-133原子
基态的两个超精细
能级间的跃迁对应的辐射周期。Windows系统的时钟“忽快忽慢”现象实际上是由其算法所致,而非时间本身的变化。此外,NIST的时间测定师确实在2005年和2008年分别增加了闰秒,这证明了地球自转速度并非加快。舒曼共振频率的变化也是正常的物理现象,与时间变快无关。总之,这些例子并不能证明时间变快的观点。