Question

暗物质和暗能量是何物？

Answer 1

我们日常所熟知的物质占整个宇宙不到5%，例如：树、岩石、原子、行星、恒星、星系以及我们。在整个宇宙中，大约25%是暗物质，70%是暗能量。暗物质与暗能量都无法被观测到，这表示我们所接触到的世界只占了极其微小的部分。更糟糕的是，我们对暗物质与暗能量究竟是什么，是如何运作的毫无头绪！但是我们非常确定它们是存在的。

我们为什么会知道暗物质的存在呢？原因就是暗物质能够使星系稳定存在！我们在对宇宙的结构分析时发现，能被观测到的"普通物质"并不足以令宇宙的存在维持稳定，来自"普通物质"的重力不足以形成星系这样的复杂结构。

如果只是依靠"普通物质"的重力，那么恒星间的分布会更为松散，它们会四处散布，这将会导致无法形成星系；因此，我们确信一定有某种东西在维持星系的结构。某种东西，它不发射光，也不反射光所以称作“暗”，除了能计算到暗物质的存在以外，我们还能看到它的微小迹象，光线经过高浓度暗物质的地方时会发生扭曲，因此我们确信有某种东西存在，并且会与重力作用。

现在，我们对于暗物质是什么有了进一步认识，那么它究竟是什么？我们知道暗物质并非一团无光源的普通物质，因为普通物质会放射出我们能观测到的粒子；而暗物质也不是"反"物质，因为反物质会与普通物质反应，并放出特殊的γ射线；暗物质也不是由黑洞所构成，黑洞是种紧密的物体，且会剧烈影响周围环境。但是暗物质似乎是零星散布在整伍团个宇宙暗物质有可能是由某种复杂又特殊的粒子组成，这种粒子不会与光、普通物质反应，但目前我们真的不了解它到底是什么。基本上，我们目前对于暗物质只能确定三件事：一、有东西存在。二、它会与重力发生作用。三、它们数量很多。

暗能量则更加奇怪与神秘，我们无法检测它、无法测量它、无法触碰它，但是我们却能非常租空清晰地看到它造成的影响：1929年，埃德温·哈伯通过研究遥远星系发出的光的波长，发现光经过宇宙后出现红移现象。哈伯发现较黯淡、较遥远的星系会出现较大的红移，距离近些的星系则出现红移的幅度小些，哈伯肯定地认为会出现红移现象是因为宇宙正在膨胀，红移的出现，是因为光的波长随宇宙膨胀而被拉伸。

近几年的研究报告显示宇宙的膨胀正在加速，在此之前，人们认为重力将使宇宙膨胀减缓，甚至塌缩回一个点，空间并没有因为膨胀而改变它的性质，宇宙膨胀就只是让空间变更多！年轻的新空间一直在宇宙所有地方新生，星系是一种透过重力紧密集群的东西，因此身处星系中的我们不会感受到宇宙膨胀，但我们仍能在任何地方看到膨胀的影响，无论何处，宇宙中随时都有新的空间(空白空间)在形成。

因此，暗能量似乎是某种空白空间里固有的能量，暗能量比任何东西都要强大而且日益增强，空白空间中的能量比起宇宙其他所有东西的总和还要多。我们对于暗能量可能是什么有多种猜测：一种猜测是暗能量并非某种事物，它只是空间的特性，空白空间并非"虚无"，它拥有自己的能量，而且空白空间可以产生更多空间并相当活跃，因此当宇宙在膨胀时，空白空间使更多空间出现并填补缺口，造成宇宙加速膨胀，这个猜测接近爱因斯坦在1917年对宇宙常数概念的想法：有一种力与重力对抗着。

唯一的问题是，当我们尝试这样计算暗能量腔型橘的多寡时，会出现诡异的结果，留下更多困惑与谜题。另一种猜测是空白空间充斥着一种暂时且虚无飘渺的粒子，它会不断从一无所有形成，然后再消失回一无所有。这些粒子的能量可能就是暗能量。或是另一种猜测：暗能量是种未知的动态能量流体或是力场，它渗入了整个宇宙。但不知何故，它有与普通物质、普通能量相反的效果。如果真是如此，我们并不知道如何探测到它。所以目前还有许多问题等待解决。

我们关于暗物质、暗能量仍处于理论阶段。一方面，这十分令人泄气；另一方面，由于这些理论是最前端的科学，因此会使人十分兴奋。这代表着无论我们多么认为自己是万物之王，但其实只是活在宇宙中脆弱小岛并使用智能型手机的猿人。因此，去仰望这片天空吧！去追寻宇宙运行的真理！有太多令人惊叹的东西等着我们去了解并学习！

作者: Kurzgesagt – In a Nutshell

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