不可见的世界之暗物质暗能量

仰望星空、光芒璀璨，充斥着无穷的奥秘。通过观测宇宙，人类迈出了科学探索的第一步，并追根溯源努力探寻万物的科学真理，从原子、电子的发现到夸克及标准模型理论的建立，万物的规律一层层被人类探知，似乎没有什么阻挡科学认知宇宙的一切，但是两种看不见的力量或许要重新审视一切，包括我们看待事物的方法以及科学体系的结构，它们就是暗物质和暗能量。

暗物质

20世纪六十年代，天文学家在对距离银河系最近的天女座星系进行观测时，发现星球运动速度不符合现有的物理学定律，距离星系中心远近不同的星球运转速度竟然一致，甚至处于星系边缘的天体也具有与中心区星球相同的速度，按照引力定律，这是不可能的，就拿我们的太阳系来说，距离太阳较远的天王星就要比距离较近的水星运动慢。

科学家认为宇宙中存在者一些看不见的物质，为星球的运转提供了额外的引力。起初科学界极度否定这种物质的存在，认为观测本身出了问题，但是通过对另几十座河外星系的观测，也发现了同样的现象，所有证据都指向一种解释：宇宙广泛存在暗物质，它的引力维持着星系运转，促成宇宙大尺度的形成，经观测暗物质占到宇宙物质总量的23%，至此科学进入了新的宇宙探索时代。

暗物质计算机模拟

物理学自20世纪初发生量子革命以来，探索微观空间的技术得到极大提高，深入原子内部研究基本粒子，建立了标准模型理论，认为你、我乃至万物都是由基本粒子通过基本相互作用力组合而成，电子、夸克组成了原子，而原子组成分子直至形成生命。物理学家最初设想暗物质是由一种仅参与引力和弱相互作用的基本粒子构成，它的行为符合暗物质的性质，此外超对称理论以及弦理论也在为解释暗物质提出了各种各样的模型。目前科学家正在全球为数不多的地下实验室里寻找暗物质的踪迹，尝试在不受干扰的地下环境扑捉暗物质并进行测量研究，直到今天，这些努力还在继续。

暗物质地下探测实验

事实上还有另外一种看不见的力量——暗能量，在宇宙中力挽狂澜，其力量更强，能力更大甚至可以推动我们的宇宙，如果说大爆炸是宇宙的第一推动力，那么暗能量就是宇宙的第二推动力。

仲裁时空的暗能量

2011年度诺贝尔物理学奖颁给了天体物理学家萨尔·波尔马特等三位科学家，表彰他们通过观测超新星爆炸发现了宇宙加速膨胀现象。宇宙加速膨胀，这是巨大发现。在20世纪，天文学家哈勃就发现了遥远星系发出的光呈现红移现象，说明我们的宇宙正在膨胀。

起初认为这只是大爆炸能量推力延续至今的结果，等大爆炸的余温散尽，星系间的引力会逐渐减缓空间膨胀，但观测结果显示宇宙实际上是在加速膨胀，星系也是加速相互远离，面对确凿的观测数据，科学界最终公认宇宙中存在着暗能量，它在过去数十亿年间加速了宇宙的膨胀。并且星系的远离恰好为地球生物提供了相对安全的生存场所，否则星系碰撞的几率过高，太阳和地球就很难维持，更别说生命起源和人类文明。经观测数据推断暗能量占到宇宙物质的73%，它扩张时空，努力将宇宙万物分离开，将来或许要将一切物体都拆解、化成微粒。目前对于暗能量的研究，没有多少实验成果，一些平行宇宙论者认为暗能量就是外层维度的宇宙对我们宇宙的作用，这种学说听起来有一些道理但与众多诠释性的理论一样只停留在猜想阶段，事实上探测暗能量的技术和方法非常有限，我们对它几乎束手无策。

宇宙的未来

暗物质和暗能量加起来占到宇宙物质总量的96%，而普通世界的物质仅仅只占4%，人类的地位在宇宙之中越来越渺茫，但如果没有暗物质，星系就很难运转，太阳与地球难有生存之地，而若没有暗能量促使宇宙加速膨胀，星系相互撞击的概率就会剧增，这样人类也很难生存。实际上，暗物质和暗能量，一个引力、一个斥力，精妙的共同作用促成了一个拥有智慧的宇宙。

从宇宙大爆炸以来，这两种力量就在不断争斗，前七十亿年暗物质占据宇宙的主导地位，这个时期恒星和星系快速形成，而后七十亿年，暗能量统治了宇宙，时空在这个时期飞快膨胀，对于宇宙来说，要么无限膨胀下去，变得寒冷而没有任何物质，要么暗物质又重新崛起并将整个宇宙聚拢到一起，回到起源之初的高密高压状态，这两种结局对于可能的生命来说都是灾难性的，当然还有第三种可能，那就是这两种相反的力量达到精妙的平衡使整个宇宙永恒地存在下去，当然这是我们每个人都希望的。