“暗能量”是空间的表面张力？
宇宙蛛网结构。Volker Springel
宇宙在膨胀，而且在加速膨胀。新研究发现，推动宇宙加速膨胀的力量，可能来自密布在宇宙中的“空洞”。
假如我们从宏观尺度上观察宇宙，会发现宇宙如同一张3维的蜘蛛网。在这张网上星系只是一个个小点。由无数小点连接而成的纤维横贯整个可观测宇宙；在这条纤维上，还有一些聚集在一起的结点——它们是星系组成的集团。
而在纤维和结点之间，则是几乎空无一物的浩瀚虚空，是物质的荒漠。这些直径动辄数千万乃至数亿光年的虚空，就像是蛛网上的空隙。它们虽然空旷，却占了宇宙体量的很大一部分。除了蛛网本身，它们是宇宙中最大的结构组件。
早在上世纪70年代，科学家就已经发现了这些黑暗的虚空，并称之为宇宙空洞（或巨洞）。
但是人们更愿意关心明亮而实在的东西。在此过程中，人们发现宇宙中的许多星系在互相远离，而且是在加速远离。这似乎表明宇宙不但在膨胀，而且是在加速膨胀。加速膨胀意味着，宇宙这一秒的膨胀速度永远都要比上一秒快。没人知道这是为什么，科学家只知道这个势头在几十亿年前可能就已经开始了。
科学家相信在宇宙的加速膨胀背后，必然有一种力量在推动。这种力量的源头可能是一种能量，而鉴于这种能量的“黑暗”本性，也许更多是因为对这种力量的无知，科学家称这种能量为“暗能量”。
我们在宇宙的小尺度上感受不到“暗能量”的存在。在太阳系和银河系乃至星系团以下，引力占据绝对的统治地位。但在宇宙的虚空那里，“暗能量”可能是主宰。
有人认为“暗能量”是一种空间本身所固有的能量，致力于从微观的角度对其加以解释。但也有人试图从宏观的角度加以理解。
比如最近一些伊朗理论物理学家们认为，宇宙空洞如同一个个黑暗的气泡，其表面的“张力”可能是宇宙加速膨胀的原因。也就是说，“暗能量”的真相，可能隐藏在宇宙空洞变大的动力学原理背后。
早期宇宙的物质分布接近均匀，宇宙各部分的密度差异不大。但是随着时间的推移，宇宙中物质密度稍高的地方，开始有更多的物质聚集。更多的物质意味着更大的质量，更大的质量意味着更强的引力，而更强的引力又意味着能吸引更多的物质……如是反复，物质团块开始像滚雪球一样越滚越大，最终从中演化出了星系等天体。
反过来，在宇宙中物质密度较小的地方，物质会越来越少。更少的物质意味着更小的质量，更小的质量意味着更弱的引力，而更弱的引力又意味着会有更多的物质失去……于是宇宙空洞开始出现，而且会变得越来越巨大和空旷。
在伊朗研究人员的设想中，宇宙空洞是空间中的“气泡”，其表面存在着某种恒定的“张力”。这种“张力”能够使周边时空变形，并导致分布在“气泡”表面的星系相互分离。随着“气泡”的变大，大尺度宇宙的纤维状结构也会越来越细，直至断裂和消失。如果这个趋势一直持续，那么整个宇宙蛛网最终都会崩溃，宇宙中的所有物质团块最终都会互相远离，失去引力联系孤立存在。
研究人员表示，计算结果显示这种假想的“张力”在整个可观测宇宙范围内所产生的效果，与理论上“暗能量”推动宇宙加速膨胀产生的效果极为接近。这让研究人员相信其合理性。
但谁也不知道这种所谓的“张力”究竟是什么，其产生的效果与宇宙加速膨胀的相似性或许也说明不了问题。不过这个研究的意义或许在于提出了另一种可能，即宇宙的加速膨胀会不会只是空间正常演化的一个副产品？
参考
Surface Tension of Cosmic Voids as a Possible Source for Dark Energy
https://arxiv.org/abs/1907.12418