宇宙中的暗物质和暗能量

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宇宙中的普通物质都是我们所知道的同类原子组成的。原子核是由质子和中子组成，围绕着原子核旋转的电子数目和质子数目相同，只不过当原子被电离时，会有一- 些电子被剥夺掉。当原子进行结合的时候，就会变成分子，而分子则可以结合成我们所看到的所有物质。由于原子能够发光的特性，所以我们可以肯定恒星是由原子构成的。

但是，当天文学家把目光放到更为宏大的天体上时，例如星系外部或者整个星系团，就会发现那些发光的天体和恒星中能够看见的物质量，根本无法通过引力把这些天体捆绑在一起。所以天文学家就提出了一一种新的物质形式，并称之为暗物质。暗物质本身由于太暗，所以不能通过其辐射被人发现。

其实在很早以前，物理学家就已经发现:人类到目前为止所观察到

科学家绘制的字宙暗物质三维图，暗物质在可见物质聚集的基础上形成了一种丝状的"骨骼”，最终产生了天体。

的许多天体现象根本无法用已知的牛顿力学体系和广义相对论进行解释，尤其是那些高速运转的河外星系团。

由于这些河外星系团的运动速度太快，所以从传统的物理学观点来看，高速度一定无法让河外星系团稳定存在，而且一定会立刻土崩瓦解。可是这些河外星系团依然在运转着，并未消失，这说明河外星系团中天体的实际质量要远远高于人们所观测到的结果。面对这种情况，爱因斯坦提出了一个新的观点，即认为宇宙中很可能存在着人类目前科技不能发现的暗物质和暗能量。

关于宇宙是由什么构成的问题，科学家们通过长达个世纪的研究终于得出了结论，即我们的宇宙是由大约100种不同类型的原子构成的。这些原子都可以在元素周期表上找到。不过，天文学家在研究宇宙年龄时的:些意外发现击破了这种理论。

20世纪，地质学家利用岩石中残存的反射性元素估算出了地球的年龄。后来天文学家为了了解宇宙的年龄，通过发射WMAP卫星来测量大爆炸的回波，进而得出了宇宙是137亿年前诞生的权威答案。

但是，同时WMAP通过测量发现，在宇宙中除了物质之外还存在着一些完全不知道起源的、 神秘的、不可见的东西，这种东西就是爱因斯坦所说的暗物质，而且暗物质在宇宙中占据了总质量的9%以上，例如暗物质在银河系的普遍和丰富程度十分高，其质量是所有星球质量的10

星

借。这一测量结果说明，宇宙是由全新的、不可见的暗物质和暗能量形式所文配的。虽然这种暗物质我们看不见，但是却可以被科学家间接地观察到，因为暗物质可以使光线变得弯曲，就像光线在玻璃中传递样，因此科学家可以通过明物质所产生的扭由光线来进行观察。

对于爱因斯坦所提出的“暗物质和暗能量”的全新观点，有不少物理学家都认可了，认为爱因斯坦早年作出的这种判断是完全正确的，在

宇宙中暗物质和暗能量确实是存在的，而且暗物质和暗能量所起到的作用远远超过了常规物质。

不过，对于暗物质和暗能量的研究在物理学界是一项巨大的挑战,因为想要解释清楚暗物质和暗能量就必须依靠超弦理论、多维空间，甚至还需要搞清楚宇宙大爆炸之前所发生的事情。

就在物理学家们开始接受和研究暗物质的时候，爱因斯坦却公开表示:“暗物质的观点是我在科学生涯中出现的最大失误。”爱因斯坦之所以这么认为，是因为暗物质的理论明显破坏了广义相对论理论的完美。

物理学家们之所以积极研究暗物质和暗能量，是因为暗物质很可能是宇亩中最高级的能量转化模式。到目前为止，人类所知道的最高能量转化形式就是核反应。在核反应的前后会出现一些质量亏损，而这些亏损的质量最终会以巨大的能量形式出现。也就是说，那些亏损的质量就好比暂时消失不见的原子，而原子不会彻底消失，只是进行转化而已,最终转化成了巨大的能量。暗物质能量的转化模式与普通物质完全不同，在转化过程中暗物质会将所有客观存在的质量全部亏损掉，这些亏损的质量直接、全部转化成为巨大的能量。

在物理学理论中，反物质与暗物质是完全不同的两个概念。总的来说，反物质就是由反基本粒子组成的。而且，每个基本粒子都存在着相对应的反基本粒子。基本粒子与反基本粒子之间虽然质量相同，但是电性相反，而且自旋的方向也相反。例如，质子带正电，而反质子则带着相同的负电。当普通物质与反物质相遇的时候，就会出现种不是你死就是我亡的局面，也就是发生理灭反应，这是第三种核反应，与聚变和裂变的核反应都不同。在这种湮灭的过程中，不论是普通物质还是反物质全部转化为能量，这种能量的威力都远远大于聚变和裂变这两种核反应形式。

而暗物质则是指不同于正常物质的物质形式，在宇宙中不发光也不吸收光，正因为暗物质的这种特殊，所以我们才很难在宇宙中寻找到它们的踪迹。尽管如此，暗物质的引力却无时无刻不在影响着宇宙的演化。所以天文学家如果想要正确判断宇宙演化的趋势，就必须寻找到宇宙中的暗物质并准确估算暗物质比重，只有这样才能进一步了解暗物质在宇宙发展和演化中所起到的决定性作用。

关注后敬请期待下期： 超弦理论 多维空间

  
本文选自：今日头条