“第五元素”是什幺？

古希腊认为世界由“四大元素”组成，现代宇宙学中其实也有四种基本元素。那么“第五元素”是什么？

在宇宙学中，第五元素其实是一个假说，是一个关于暗能量的假说。暗能量是对宇宙加速膨胀这一现象的方便性表述，或者说是在爱因斯坦广义相对论的宇宙模型中，导致宇宙加速膨胀的一种质能形式。

第五元素这个词英文写作 quintessence，意为第五种“精华”或“本质”。委实有点意思……还记得古希腊的“四大元素”吗？它们是大地、水、火和空气。现代宇宙学中，也有四大元素，它们是：普通物质、辐射（光子）、冷暗物质和中微子（热暗物质）。

有许多假说或模型与第五元素有关。作为一种可能存在的暗能量解释，第五元素和爱因斯坦宇宙常量Λ间的区别在于，第五元素在时间上是可变的（非常缓慢），在空间上也是可变的。第五元素有一个版本叫“幻影能量”。在这个理论中，宇宙的能量密度会随着时间而增长，并最终导致宇宙大撕裂。

电影《第五元素》

作为一种标量场，第五元素在物理学中是不寻常的（牛顿引力势场是实标量场，粒子物理标准模型中的希格斯场是复标量场）；而且它在宇宙学常量方面存在着一些麻烦（简而言之，它怎么能如此之小）。

我们能否观测到第五元素？第五元素是否能够被拆解为宇宙学常量？就天文学而言，是可以做到的……只要能够找到在跨度非常大的时间上，对宇宙加速膨胀进行观测和测量的方法即可。另一种方法是对基本常量（如精细结构常量）或爱因斯坦等价原理的变化进行观测。