暗能量如何加速宇宙？(5)

然后，我想让我们想象在这个想象的宇宙中可能存在三种能量的可能性：物质、辐射和“暗能量”。

这张图显示了，如果你的宇宙被物质、辐射或空间本身固有的能量所支配（即在暴胀或暗能量占主导地位期间），时空如何以相等的时间增量演化/膨胀，后者对应于暴胀阶段之前和建立热大爆炸。尽管所有这些模型宇宙都朝着无限大小扩展，但它们以不同的速度接近它，“空间本身”解决方案从根本上比其他两个更快地接近无穷大。
学分：E. Siegel/Beyond the Galaxy
将要发生的是，“尺度平方的变化”（H²）将与能量密度（ρ）的变化成比例地变化。让我们一一分解它们。
对于物质来说，密度只是质量与体积的关系。因为粒子有固定的质量和固定的数量，所以密度的变化与体积成反比：宇宙“尺度”的两倍，你的密度变成最初密度的 1/8;将宇宙的“尺度”减半，你的密度就会增加8倍。因此，“尺度变化”只是其中的平方根。
对于辐射，这些量子是无质量的，所以密度只是能量比体积。虽然量子（比如光子）的数量是固定的，但每个量子的能量由其波长定义，一个波的“长度”取决于宇宙的规模。因此，如果你将宇宙的规模增加一倍或一半，不仅体积会发生变化，而且每量子的能量也会分别减半或翻倍。如果你把宇宙的规模扩大一倍，密度就会变成最初密度的1/16;如果将比例减半，则密度将增加 16 倍。再一次，“尺度变化”是它的平方根。