但是,如果暗能量是某种形式的精质,那么万事皆有可能。宇宙的发展和结局将取决于精质的演化规律,而关于这一点物理学家已经提出了不少模型。精质的w值在-1/3~-1之间,且其能量密度一般随宇宙的膨胀而减小。除此之外,精质的状态方程还可能随时间变化。这意味着w可能是一个时间的函数,而精质的压力将随宇宙的演化变大或变小(但永远保持负值),进而影响宇宙的膨胀速率。
绝大部分精质模型都假设宇宙常数严格为零,然后再加入一些新的内容。这些新内容可能是一种新的能量场,可能是一种新型轻质粒子的凝聚态,甚至可能是时空缺陷的纠缠。但无论是什么,这种新组分所产生的压力必须是负值,才能满足宇宙加速膨胀的必要条件。精质的能量密度在空间中几乎均匀分布,但在星系和星系团中经常会呈现出和物质相似的团簇状分布。
最简单的精质模型是引入一种新型的能量场,并假设它在宇宙空间中处处弥散,且不处于能量的最低状态上。在不同的理论中,这一能量场将由于不同的原因向能量基态靠近,但至今尚未到达。要理解这一图景,我们不妨想象将一个拉开的弹簧放入一缸黏滞性很强的液体中(比如蜂蜜)。弹簧必然会慢慢地收缩,但在它完全回复到原始长度之前,弹簧中一直储存着弹性势能。与此相似,在精质能量场到达能量基态之前,它也拥有一定数量的势能。
对场和能级的这些描述听起来有些复杂,但实际道理是很浅显的。下面我们不妨考察一个简化的模型,来帮助理解理论中最本质的想法。图10—5展示了一个小球在一个四壁光滑的井里向下滚落的过程。假设小球在靠近井壁上沿的地方落下,它首先会滑到井底(并在滑落的过程中得到速度),然后顺势冲上对面的井沿,待上冲的势头耗尽后再折返向下,如此周而复始。如果我们考虑的是一个现实中的情况,小球和井之间必然存在某种能量损耗(比如摩擦),因此小球每一次重新冲上井壁上沿时,所达到的高度都低于上一次落下的位置。
现在我们从能量角度重新审视这个过程。在小球第一次落下之前,它具有一定的势能——也就是它可能从引力中获取的能量。引力势能(或称重力势能)的大小,依赖于井沿到井底的高度差。当球开始滑落时,引力势能逐渐被转化为动能(运动所具有的能量)和一小部分摩擦引起的耗散(热能)。最终小球会停止在井底,其引力势能也将全部转化为摩擦引起的热能消耗。
