暗物質和暗能量是新世紀科學不解之謎
暗物質和暗能量是新世紀科學不解之謎
21世紀最大的科學之謎是暗物質和暗能量，李政道博士說：這將會導致新的物理學和天文學的革命高揚科學、理性、智信的弘法旗幟，傳播哲學、科學思想，學習、包容人類一切文明的積極合理的智慧成果，為探索宇宙人生永恆的真理而努力前行.
（宇宙的命運不是操縱在上帝手中，而是操縱在人類尚不了知的暗物質暗能量手中。對它的研究和理論的創立必將導致未來物理學、天文學的一場偉大的革命，也將導致人類認識宇宙觀念的重大變革。李政道）
21世紀初科學最大的謎是暗物質和暗能量。它們的存在，向全世界年輕的科學家提出了挑戰。暗物質存在於人類已知的物質之外，人們目前知道它的存在，但不知道它是什麼，它的構成也和人類已知的物質不同。在宇宙中，人類已知物質僅占暗物質的3— 5% 。暗能量更是奇怪，以人類已知的核反應為例，反應前後的物質有少量的質量差，（E=Mc*c）這個差異轉化成了巨大的能量。暗能量卻可以使物質的質量全部消失，完全轉化為能量。
宇宙之外可能有很多宇宙圍繞暗物質和暗能量，李政道闡述了他最近發表文章探討的觀點。他提出「天外有天」，指出「因為暗能量，我們的宇宙之外可能有很多的宇宙」，「我們的宇宙在加速地膨脹」且「核能也許可以和宇宙中的暗能量相變相連」。暗物質是誰最先發現的呢？愛因斯坦根據他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決於宇宙質量的多少。他認為，宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質的平均密度必須達到每立方厘米5×10的負30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數物質「失蹤」了，科學家將這種「失蹤」的物質叫「暗物質」。一些星體演化到一定階段，溫度降得很低，已經不能再輸出任何可以觀測的電磁信號，不可能被直接觀測到，這樣的星體就會表現為暗物質。這類暗物質可以稱為重子物質的暗物質。還有另一類暗物質，它的構成成分是一些帶中性的有靜止質量的穩定粒子。這類粒子組成的星體或星際物質，不會放出或吸收電磁信號。這類暗物質可以稱為非重子 物質的暗物質。
星系團(上半圖)和MS2137.3-2353星系團(下半圖)，距離我們約有20億光年遠。上圖右半方的影像，是哈勃 拍攝的假色照片，而相對應的左半方影像，是由錢卓拉X射線觀測站所拍攝的X射線影像。雖然哈勃望遠鏡的影像中，可以看到數量眾多的星系，但在X射線影像 里，這些星系的蹤影卻無處可尋，只見到一團溫度有數百萬度，而且會輻射出X射線的熾熱星系團雲氣。除了表面上的差異外，這些觀測其實還含有更重大的謎團呢。因為右方影像中星系的總質量加上左方雲氣的質量，它們所產生的重力，並不足以讓這團熾熱雲氣乖乖地留在星系團之內。事實上再怎麼細算，這些質量只有「必要質量」的百分之十三而已！在右方哈伯望遠鏡的深場影像里，重力透鏡效應影像也指出造成這些幻像所需要的質量，大於哈勃望遠鏡和錢卓拉觀測站所直接看到的。天文學家認為，星系團內大部分的物質，是連這些靈敏的太空望遠鏡也看不到的「 暗物質」。
1930年初，瑞士天文學家茲威基發表了一個驚人結果：在星系團中，看得見的星系只佔總質量的1/300以下，而99%以上的質量是看不見的。不過，茲威基的結果許多人並不相信。直到1978年才出現第一個令人信服的證據，這就是測量物體圍繞星系轉動的速度。我們知道，根據人造衛星運行的速度和高度，就可 以測出地球的總質量。根據地球繞太陽運行的速度和地球與太陽的距離，就可以測出太陽的總質量。同理，根據物體（星體或氣團）圍繞星系運行的速度和該物體距 星系中心的距離，就可以估算出星系範圍內的總質量。這樣計算的結果發現，星系的總質量遠大於星系中可見星體的質量總和。結論似乎只能是：星系裡必有看不見的暗物質。那麼，暗物質有多少呢？根據推算，暗物質占宇宙物質總量的20—30%才合適。
軸子模型是否成立，最終得由實驗裁決。最近，還有人提出，暗物質可能是一種稱做「宇宙弦」的弦狀物質，它產生於大爆炸後的一秒期間內，直徑為1萬億億億分之一厘米，質量密度大得驚人，每寸長約1億億噸。這種理論是否成立，同樣有待科學家進一步研究。
為探索暗物質的秘密，世界各國的粒子物理學家正在這個領域努力工作，相信揭開暗物質神秘面紗的那一天不會太遙遠了.
（我們今天所觀察到的宇宙僅是整個宇宙極小的一部分，這一小部分僅僅是所有物理世界的有形的物質的冰山之一角。在更廣大的世界，宇宙還有微細於有形物質的暗物質和暗能量。它們如果讓 我們想像的話，那就是在亞夸克結構和超弦之間的極微細的物理層面的宇宙結構，它是跨越10的負35次方米----10的負17次方米 的未知領域，它們是宇宙命運的主宰，占整個宇宙結構的95%--97%，它的所遵守的物理法則我們人類還遠未能了解，或者說我們人類現有的自然科學並不能 描述暗物質暗能量的運動發展規律，因為在這些宇宙的暗物質面前，我們人類的各種探測儀器變得十分無奈。我們需要和呼喚新世紀的科學、哲學巨匠引領人類的文 明的進化。）
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