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能量是守恒的,那么,宇宙有多少能量呢?

发布时间:2022-08-12 22:25:58

现代宇宙学的标准模型的中心是FLRW度规,其中随时间变化的尺度因子(scale factor)描述了宇宙的膨胀。对于普通的物质来说,其能量密度正比于尺度因子的负三次方;对于辐射来说,其能量密度正比于尺度因子的负四次方,可以理解为在粒子密度随尺度因子三次方下降的同时,其波长也随尺度因子的一次方增长;而由宇宙学常数(cosmological constant)描述的暗能量的能量密度则不随尺度因子变化。

因此不难看出,如果一个宇宙只含有物质的话,那么是可以维持能量守恒的。但现在的宇宙模型除了物质以外还包含辐射和暗能量,因此确实不符合能量守恒。

我们不能用平直时空的概念来讲弯曲时空的守恒律。弯曲时空有弯曲时空的讲法。确实,最一般情况的广义相对论时空是不存在守恒的能动量的,这个可以粗略地理解为时空边界可以有非零的引力波能流。但是就像我们在平直时空考虑总能量守恒时要限制物质在一定范围内一样,在广义相对论里我们也可以限制引力波动在一定范围内,换句话说无穷远处是没有引力波动的。如果限制在这种情况下,无穷远处的时空事实上是处于仅有宇宙学常数效应的状态,即三种之一:平直时空,德西特时空和反德西特时空。它们对应着无穷远处的三种不同的时空对称群。这种对称性称为时空渐进对称性(Asymptotic symmetry),

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