Часто отождествляют темную энергию и космологическую постоянную, но Пиблз и Ратра объясняют, что
Эйнштейн не считал космологическую постоянную частью термина энергии-импульса... новой постоянной природы , , появляется в дополнении к исходному уравнению поля Эйнштейна. С таким же успехом можно поместить новый член Эйнштейна в правую часть уравнения и считать [...] как часть исходного члена в тензоре энергии-импульса. Различие становится интересным, когда принимает участие в динамике, и уравнение поля правильно записывается с , или его обобщение, как часть тензора энергии-импульса. "
Другими словами, Эйнштейн рассматривал термин как модификация ОТО с «новой константой природы», тогда как темная энергия потенциально может проявляться в каких-то других формах. Позже о темной энергии пишут:
« Идея о том, что Вселенная содержит близкую к однородной темную энергию, которая аппроксимирует изменяющуюся во времени космологическую «постоянную», возникла в физике элементарных частиц,... в космологии..., и с обеих сторон мыслью о том, что может быть очень маленьким сейчас, потому что он катился к нулю в течение очень долгого времени. Идея о том, что темная энергия распадается за счет испускания вещества или излучения, теперь сильно ограничена условием, что энергия распада не должна существенно возмущать спектр 3К космического микроволнового фонового излучения. "
Итак, если я правильно понимаю, идея динамического эффекта возникла из подозрения, что может зависеть от времени, но до сих пор это не было обнаружено. А поскольку «новый термин Эйнштейна можно с одинаковым успехом поместить» в обе стороны уравнения, математически обе интерпретации эквивалентны. Тем не менее, динамическая интерпретация кажется подавляющим большинством предпочтительным.
Существуют ли эмпирические причины для предположения о темной энергии, возможно, некоторая пространственная неравномерность в расширении? Если нет, то каковы теоретические причины предпочесть ее космологической постоянной модифицированного ОТО?
Космологическую постоянную следует рассматривать как частный случай темной энергии. Эффективный тензор энергии-импульса для космологической постоянной пропорционален метрике , поэтому в локальной инерциальной системе отсчета будет пропорциональна . Это эквивалентно идеальной жидкости с плотностью энергии и давлением, прямо противоположными друг другу, но, что более важно, это единственная возможная форма энергии напряжения, которая давала бы точно такую же плотность энергии и давление во всех локальных инерциальных системах отсчета.
Если под «темной энергией» мы понимаем все вклады в энергию стресса в вышеуказанной форме, то нет никаких причин для того, чтобы она была постоянной, и есть много причин, почему это может быть не так, поскольку эта ситуация не является постоянной. Исключительно в фундаментальной физике. Например, может быть ложный вакуум с различной плотностью энергии, и они должны быть инвариантны в инерциальных системах отсчета.
В частности, основная идея инфляции рассматривает плоскую Вселенную FRW с расширением, обусловленным скалярным полем. в локальном экстремуме своего потенциала, , что дает экспоненциальное расширение с постоянной плотностью энергии . Таким образом , более совершенные модели, такие как медленная инфляция , могут быть напрямую интерпретированы как изменяющаяся во времени плотность темной энергии, в то время как вечная инфляция также будет включать пространственную изменчивость. Кроме того, существует множество других инфляционных моделей.
С одной стороны интерпретации, всегда можно было что соответствует плотности энергии истинного вакуума, а остальное как отдельные вклады сверх этого. Это просто не так полезно в космологическом контексте по сравнению с группировкой всех «темных энергий» вместе, поскольку все энергии стресса тяготеют одинаково.
Конифолд