Question

到底什么是暗物质和暗能量

Answer 1

暗物质和暗能量虽然至今都没有被真正发现过，但宇宙天体的反常运动以及宇宙加速膨胀都预示着暗物质和暗能量的存在，因而寻找暗物质和暗能量也就成为了世界各国乃至全人类科学家共同的目标，一但发现它们，对人类的物理学来说就又是一次重大突破，其地位将不亚于爱因斯坦的相对论，届时人类离宇宙的本质也就又近了一步。

什么是暗物质？

暗物质（Dark matter）是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种目前已知的物质。

暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。

暗物质最早是由天文学家们观测星系团以及星系中恒星的运动发现的，当时天文学家们发现星系团外围的星系以及星系外围的恒星运动速度比中央星系以及恒星的运动速度还快，按照万有引力定律来说星系外围天体受到的的引力要比内部天体小很多，因而外围天体的运动速度肯定也会比内部慢，如果太快的话就会因为引力太小而被甩出去

暗物质的存在已经得到了广泛的认同,然而目前对暗物质属性了解很少。目前已知的暗物质属性仅仅包括有限的几个方面：

1） 暗物质参与引力相互作用，所以应该是有质量的，但单个暗物质粒子的质量大小还不能确定；

2） 暗物质应是高度稳定的，由于在宇宙结构形成的不同阶段都存在暗物质的证据，暗物质应该在宇宙年龄（百亿年）时间尺度上是稳定的；

3） 暗物质基本不参与电磁相互作用，暗物质与光子的相互作用必须非常弱，以至于暗物质基本不发光；暗物质也基本不参与强相互作用，否则原初核合成的过程将会受到扰动，轻元素丰度将发生改变，将导致与当前的观测结果不一致。

4） 通过计算机模拟宇宙大尺度结构形成得知，暗物质的运动速度应该是远低于光速，即“冷暗物质”，否则我们的宇宙无法在引力作用下形成目前观测到的大尺度结构;

暗能量特点：

暗能量与光会发生中和作用，作用域为同级暗能量的分布范围。当暗能量与光反应时，会对作用域的时间产生影响，绝对速度v0>c，此时作用域的能量E产生跃迁，根据E=mc²，作用域内的物质质量会有减少。由于宇宙空间不断发生的中和反应，作用域内的物质质量不断减小致使物质的引力减小，出现宇宙膨胀 。

对宇宙膨胀的高精度测量可以使我们对膨胀速度随时间变化有更深入的理解。在广义相对论中，膨胀速度的变化受宇宙状态方程式的影响。确定暗物质的状态方程式是当今观测宇宙学的最主要问题之一。

但天文学家们反复确认后发现外围速度确实已经具备了被甩出去的潜质，但这些天体还在系统中运行，这就说明星系之间和星系团之内一定还有一个我们看不见的质量源，这些看不见的质量和看得见的质量一起产生了更大的引力，所以这些速度超过预警的天体才没有被甩出去。

相比暗物质的“有迹可循”，暗能量可以说存在于全宇宙之中，并且暗能量还让我们的宇宙加速膨胀，在目前的宇宙模型里，暗能量占据了我们宇宙的68.3%，暗物质占据了我们宇宙的27%，我们能看见的物质只占宇宙的4.7%