神秘的暗物質和暗能量

早在200多年前，當所有星系都表現得似乎它們中間存在更多的物質後，人們就提出了暗物質的假設。黑洞、褐矮星、不同於原子的不可探測粒子等各種解釋相繼出爐，但都沒有得到證實。人們對它的物理性質一無所知。

“大約70億年前，重力失去了對宇宙的控制，控制權落入了神秘的暗能量之手。問題是無人知曉這是什麼原因，更不知道它是如何發生的。除了知道它的存在外，實際上對它的了解幾乎一無所知：這是所有科學中最大的謎”³¹。

人類對暗物質與暗能量持之以恆的探索，最終實現科學的最重大突破。為了揭示暗物質之謎，2006年英國劍橋大學硏究所付所長格里·吉爾摩教授，展開對圍繞銀河系運轉的矮星系進行研究，他們連續觀測了23個夜晚，對智利帕拉納爾山一組口徑8米的超大型望遠鏡（VLT)的測量結果進行分析、研究後，破解了一個最偉大的科學之謎：人類已經能夠描述“暗物質”的重要物理特性了。

由於暗物質並非由電子和質子抅成，因此它不會發出射線，而成為看不見的物質。但由於星系活動明顯表明了暗物質的存在。

它是物質最小的基本單位，宇宙中沒有比它更小的粒子存在，而更大的物質靠它才能形成。裡面加進恆星，就成了一個小小星系，集合眾多的小小星系就構成了大星系。

宇宙似乎是由這些看不見的最基本的粒子組成的暗物質“巨磚”堆砌而成的。這些巨磚之大超乎想象，哪怕是最小的一塊暗物質，其直徑都有1000光年，而質量相當於太陽的3000萬倍。”在宇宙中的不同地域，暗物質的多少也不相同，其密度可以用每立方厘米的氫原子重量來衡量。在太陽四周相當於每立方厘米1/3個氫原子重量。而在其最大密度處可以達到每立方厘米四個氫原子的重量。散抪開來後，暗物質可以瀰漫整個宇宙。其質量為現在全部恆星和星系總和的5倍以上”³²。

暗物質不是冰冷的宇宙“淤泥”它有着熱量的內涵，其表徵溫度可達到上萬度。

最近“由加利福尼亞理工學院的英國科學家理查德·馬西領導的一個小組，對人類無法看見的暗物質使用間接的方法，利用暗物質折射其身後恆星所發出的光線的方式繪製出了暗物質圖譜”³³。並以其高清晰度三維圖譜在網上發表。

2003年繞軌道運行的威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）和斯隆數字天文台（SDSS）發現了暗能量。這一重要發現被列為當年度最重大的科學突破。其科研成果顯示：近73%的宇宙由神秘的暗能量組成，它是一種反重力。通過望遠鏡人類發現約2000億個星系，每個星系又有約2000億顆恆星組成，包括行星、衛星、星雲和塵埃等這些可見物質加起來的總和，僅占整個宇宙的4%；而23%的宇宙是由前面談到的 “暗物質”組成。除宇宙組成成分外它還破解了有關宇宙年齡、密度、曲率和膨脹速度等一系列問題。它所破解的宇宙年齡為137億年。

暗能量在宇宙的組成上具有絕對的壓倒分量，科學家通過特定的超新星爆炸對光線紅移的研究，發現暗能量在加速宇宙的膨脹。人們通過牛頓定理知道物質（質量）產生引力。那麼暗能量是什麼產生的呢？“愛因斯坦的廣義相對論把引力描述成時空的一種扭曲。認為引力不僅由質量和能量產生，而且由壓力產生。如果物質受到很高的壓力，就會使它產生的引力增大。相反，如果物質受到張力，就會產生負引力或斥力”³⁴。

為此，科學家們首先想到了真空，或者不那麼空的量子真空，其中能量的波動使短暫地存在的虛粒子得以不斷地出現和消失。這些粒子之間的力能夠使時空獲得一種張力。也許正是這種張力產生了暗能量。而正是這種暗能量在促使宇宙加速膨脹。

這個暗能量，正是愛因斯坦在他的引力場公式里引進的宇宙常數。天文學家必須解釋為什麼曾經普遍存在的宇宙常量,在大爆炸發生幾個月之後就完全結束了。使得愛因斯坦和上世紀“80年代世界上最偉大的科學家，包刮劍橋大學的斯蒂芬·霍金都企圖找出能夠解釋宇宙常量為何消失的證據，但沒有一個令人信服。十年後的1998年，科學家證明在宇宙恆量這個問題上每個人都錯了。宇宙常量在大爆炸後，根本沒有結束，而是似乎繼續在宇宙中起作用。它從重力手中奪得了控制權。以前所未有的速度推動宇宙膨脹”³⁵。美國航天局在軌道中運行的威爾金森微波異向探測衛星所收集的材料，也證明超新星在發生同樣的變化。愛因斯坦、霍金和其他聰明的理論家都錯了：宇宙中最有影響力的力量不是重力，而是以宇宙常量存在的“暗能量”。

                                                  1997.8.20   於烏魯木齊