你知道什么是暗物质吗？浅谈暗物质和暗能量的那些事

快乐人L

古希腊人有个很好的想法：宇宙很简单。

在他们看来，宇宙的一切都由四种元素组成：土壤、空气、火，还有水。这个美妙的理论继续发展，它既简单，又优雅。它说，只要用不同的方式组合这四种元素，就能得到宇宙中多样的一切。比如说，土壤和火能合成干燥的东西。空气和水能合成湿的。

但是随着理论发展，问题来了。它的预测里，没有能被测量的东西，而测量是实验科学的基础。更糟的是，这个理论根本不对。不过，希腊伟大的哲学家留基伯，在公元前5世纪，提出了有史以来最久经考验的理论：我们能看到的一切都由一种叫原子的看不见的微粒组成。这个理论简单而优美，而且比起四元素学说，它更有希望被证实。几个世纪的科学思考和实验证实了真实的物质，比如氢、碳、或者铁，都能被分解成原子。留基伯的理论中，原子是物质最小的组成部分，就像氢、碳、或者铁。留基伯理论中唯一的错误，就是原子其实仍然可分。而且人们发现，他的理论只能解释宇宙组成的一小部分。宇宙中看似常见的物质，事实上相当稀少。留基伯的原子，以及它们的组成其实只占了宇宙的5%。

（古希腊数学家欧几里得的手稿残片）

物理学家知道，宇宙剩下的95%都是暗宇宙，即暗物质和暗能量，我们是怎么知道的？因为如果我们看着什么，我们就会看见什么。看起来很简单，其实非常深奥，所有组成原子的物质都是可见的。它们反射光，从而被我们看见，当我们仰望星空，就能看见星星和星系。其中有一些，和银河系一样，美丽，螺旋状，在宇宙中优雅地旋转。

（宇宙大部分质量为暗物质和暗能量，我们可见的只是极少一部分，图为鹰状星云，又名创生之柱）

科学家在20世纪30年代第一次测量了星系群的运动和它们包含物质的重量，他们非常惊讶，他们发现没有足够的可见物质来让物质聚在一起。而后对各个星系的单独测量也证实了这个令人困惑的结果：星系中没有足够的可见物质来产生足够支持它们的引力。在我们看来，它们会飞散开，可是它们没有，所以一定有什么物质是我们看不见的，我们叫它们：暗物质。

（所有的星系都在远离我们，在光谱上呈现红色，称之为红移）

如今，暗物质存在的最佳证明是测量一种叫“宇宙微波背景辐射”的余辉，产生于宇宙大爆炸中，那又是另一个故事了。我们所有的证据都表明了暗物质存在，并且是布满天穹的美丽星系的主要成分，所以我们要怎样呢？我们早就知道地心说是错的，我们生活的星球，其实相当普通，它的恒星也很普通，位于一个普通星系的旋臂中。发现暗物质使我们又揭开了物质的一层面纱，我们发现，组成我们的物质只是宇宙极小的一部分，剩下的还有很多。

本世纪初，科学家研究了宇宙的外围并证实，所有东西都在互相远离。想想开天辟地的大爆炸这并不令人意外，而且，宇宙膨胀的速度似乎也在加快，这是怎么回事？要么有一种能量推动了这种加速，就像你让汽车加速一样；要么就是引力的作用，这和我们想的不完全一样。大多数科学家相信前者，即有一种能量，推动了加速，他们叫它：暗能量。当下最先进的测量方法使我们能够算出宇宙中暗部分有多大。看起来，暗能量组成了宇宙的68%，暗物质则占27%。我们，和我们能看见的只有5%。

（哈勃望远镜拍摄，有缺失）

那暗物质和暗能量的组成是什么？我们不知道，但有一个叫“超对称”的理论可以解释其中的一部分。超对称简称SUSY（supersymmetry），预测了很多新粒子，其中的一些也许可以组成暗物质。如果能证明SUSY，我们就能从理解宇宙的5%，也就是我们能看见的东西，到理解大约三分之一。

（大型强子对撞机）

理解暗能量也许会更难，但也有一些投机理论也许能指出一些道路，其中一些理论能追溯到古希腊人最早的伟大想法，就是我们几分钟前讲过的宇宙一定很简单的想法，些理论预言，宇宙的多样全都来自一个元素，也就是“弦 ”。我们知道的一切微粒都是弦的不同谐波，不幸的是，弦论至今都无法被证明。不过，可以探索的宇宙如此广袤，风险很高，这一切是否让你觉得自己很渺小？不用这样，相反，你应该惊叹我们已经发现的一切，你是宇宙中能思考自己这个神奇而唯一的物种中的一员，而且你生逢其时，能看到我们正在探索。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. Tianshu Wang- Gabriella Hu-觀漢居士

如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处


原文地址：今日头条