但是,如果暗能量是某種形式的精質(zhì),那么萬(wàn)事皆有可能。宇宙的發(fā)展和結(jié)局將取決于精質(zhì)的演化規(guī)律,而關(guān)于這一點(diǎn)物理學(xué)家已經(jīng)提出了不少模型。精質(zhì)的w值在-1/3~-1之間,且其能量密度一般隨宇宙的膨脹而減小。除此之外,精質(zhì)的狀態(tài)方程還可能隨時(shí)間變化。這意味著w可能是一個(gè)時(shí)間的函數(shù),而精質(zhì)的壓力將隨宇宙的演化變大或變小(但永遠(yuǎn)保持負(fù)值),進(jìn)而影響宇宙的膨脹速率。

絕大部分精質(zhì)模型都假設(shè)宇宙常數(shù)嚴(yán)格為零,然后再加入一些新的內(nèi)容。這些新內(nèi)容可能是一種新的能量場(chǎng),可能是一種新型輕質(zhì)粒子的凝聚態(tài),甚至可能是時(shí)空缺陷的糾纏。但無(wú)論是什么,這種新組分所產(chǎn)生的壓力必須是負(fù)值,才能滿足宇宙加速膨脹的必要條件。精質(zhì)的能量密度在空間中幾乎均勻分布,但在星系和星系團(tuán)中經(jīng)常會(huì)呈現(xiàn)出和物質(zhì)相似的團(tuán)簇狀分布。

最簡(jiǎn)單的精質(zhì)模型是引入一種新型的能量場(chǎng),并假設(shè)它在宇宙空間中處處彌散,且不處于能量的最低狀態(tài)上。在不同的理論中,這一能量場(chǎng)將由于不同的原因向能量基態(tài)靠近,但至今尚未到達(dá)。要理解這一圖景,我們不妨想象將一個(gè)拉開的彈簧放入一缸黏滯性很強(qiáng)的液體中(比如蜂蜜)。彈簧必然會(huì)慢慢地收縮,但在它完全回復(fù)到原始長(zhǎng)度之前,彈簧中一直儲(chǔ)存著彈性勢(shì)能。與此相似,在精質(zhì)能量場(chǎng)到達(dá)能量基態(tài)之前,它也擁有一定數(shù)量的勢(shì)能。

對(duì)場(chǎng)和能級(jí)的這些描述聽起來(lái)有些復(fù)雜,但實(shí)際道理是很淺顯的。下面我們不妨考察一個(gè)簡(jiǎn)化的模型,來(lái)幫助理解理論中最本質(zhì)的想法。圖10—5展示了一個(gè)小球在一個(gè)四壁光滑的井里向下滾落的過(guò)程。假設(shè)小球在靠近井壁上沿的地方落下,它首先會(huì)滑到井底(并在滑落的過(guò)程中得到速度),然后順勢(shì)沖上對(duì)面的井沿,待上沖的勢(shì)頭耗盡后再折返向下,如此周而復(fù)始。如果我們考慮的是一個(gè)現(xiàn)實(shí)中的情況,小球和井之間必然存在某種能量損耗(比如摩擦),因此小球每一次重新沖上井壁上沿時(shí),所達(dá)到的高度都低于上一次落下的位置。

現(xiàn)在我們從能量角度重新審視這個(gè)過(guò)程。在小球第一次落下之前,它具有一定的勢(shì)能——也就是它可能從引力中獲取的能量。引力勢(shì)能(或稱重力勢(shì)能)的大小,依賴于井沿到井底的高度差。當(dāng)球開始滑落時(shí),引力勢(shì)能逐漸被轉(zhuǎn)化為動(dòng)能(運(yùn)動(dòng)所具有的能量)和一小部分摩擦引起的耗散(熱能)。最終小球會(huì)停止在井底,其引力勢(shì)能也將全部轉(zhuǎn)化為摩擦引起的熱能消耗。