宇宙中的暗能量是怎样存在的?

宇宙中的暗能量是怎样存在的?

21世纪初科学最大的谜是暗物质和暗能量.它们的存在,向全世界年轻的科学家提出了挑战.暗物质存在于人类已知的物质之外,人们目前知道它的存在,但不知道它是什么,它的构成也和人类已知的物质不同.在宇宙中,暗物质的能量是人类已知物质的能量的5倍以上.暗能量更是奇怪,以人类已知的核反应为例,反应前后的物质有少量的质量差,这个差异转化成了巨大的能量.暗能量却可以使物质的质量全部消失,完全转化为能量.宇宙中的暗能量是已知物质能量的14倍以上.宇宙之外可能有很多宇宙 围绕暗物质和暗能量,李政道阐述了他最近发表文章探讨的观点.他提出“天外有天”,指出“因为暗能量,我们的宇宙之外可能有很多的宇宙”,“我们的宇宙在加速地膨胀”且“核能也许可以和宇宙中的暗能量相变相连”.暗物质是谁最先发现的呢?1915年,爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少.他认为,宇宙是有限封闭的.如果是这样,宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5×10的负30次方克.但是,迄今可观测到的宇宙的密度,却比这个值小100倍.也就是说,宇宙中的大多数物质“失踪”了,科学家将这种“失踪”的物质叫“暗物质”.一些星体演化到一定阶段,温度降得很低,已经不能再输出任何可以观测的电磁信号,不可能被直接观测到,这样的星体就会表现为暗物质.这类暗物质可以称为重子物质的暗物质.还有另一类暗物质,它的构成成分是一些带中性的有静止质量的稳定粒子.这类粒子组成的星体或星际物质,不会放出或吸收电磁信号.这类暗物质可以称为非重子物质的暗物质.在重力透镜效应下观测到的暗物质 Abell 2390星系团(上半图)和MS2137.3-2353星系团(下半图),距离我们约有20亿光年远.上图右半方的影像,是哈勃太空望远镜所拍摄的假色照片,而相对应的左半方影像,是由钱卓拉X射线观测站所拍摄的X射线影像.虽然哈勃望远镜的影像中,可以看到数量众多的星系,但在X射线影像里,这些星系的踪影却无处可寻,只见到一团温度有数百万度,而且会辐射出X射线的炽热星系团云气.除了表面上的差异外,这些观测其实还含有更重大的谜团呢.因为右方影像中星系的总质量加上左方云气的质量,它们所产生的重力,并不足以让这团炽热云气乖乖地留在星系团之内.事实上再怎么细算,这些质量只有“必要质量”的百分之十三而已!在右方哈伯望远镜的深场影像里,重力透镜效应影像也指出造成这些幻像所需要的质量,大于哈勃望远镜和钱卓拉观测站所直接看到的.天文学家认为,星系团内大部分的物质,是连这些灵敏的太空望远镜也看不到的“ 暗物质”.1930年初,瑞士天文学家兹威基发表了一个惊人结果：在星系团中,看得见的星系只占总质量的1/300以下,而99%以上的质量是看不见的.不过,兹威基的结果许多人并不相信.直到1978年才出现第一个令人信服的证据,这就是测量物体围绕星系转动的速度.我们知道,根据人造卫星运行的速度和高度,就可以测出地球的总质量.根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离,就可以测出太阳的总质量.同理,根据物体（星体或气团）围绕星系运行的速度和该物体距星系中心的距离,就可以估算出星系范围内的总质量.这样计算的结果发现,星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和.结论似乎只能是：星系里必有看不见的暗物质.那么,暗物质有多少呢?根据推算,暗物质占宇宙物质总量的20—30%才合适.