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現在科學最大的謎還是「暗物質」和「暗能量」因為它太神秘了

科學家們認識到,宇宙自起源137億年以來,已經「長」得越來越大,這種急速膨脹,科學家稱之為「大爆炸」。

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1998年,兩組太空學家對遙遠星系中正在爆炸的天體即超新星進行觀測,發現超新星比他們原來認為的要暗淡。這意味著它們的距離比科學家原來認為的要更遠。

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造成這種情況的唯一解釋,是宇宙的膨脹在過去的某個時間裡加速了。科學家們觀測到有一種神奇的能量反作用於重心引力,使銀河系的分裂速度越來越快。這就好比從你手上掉下一本雜誌,它沒有像通常那樣「落」到地板上,相反,由於突然受制於一股未知的引力,卻「落」到天花板上去了!

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起初,科學家們對這個結果表示懷疑。也許超新星變暗是因為它們的光被星際塵埃雲擋住了,也許超新星本身的光就比科學家所認為的要暗。但是經過仔細檢查,所有的解釋被擱到了一邊,於是「暗能量」的假說出現了。

其實,有關反引力的想法並不新鮮。早在80多年前,愛因斯坦就已經把這種反引力效應包括在他的廣義相對論中了。為了解釋天體不會由於相互間的吸引力而擠到一起,愛因斯坦設想宇宙中應該還存在一種排斥力,它與引力相對抗,使宇宙保持穩定。他把這個排斥力稱為「宇宙常數」。

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在過去的幾十年里,暗能量的發現,成為科學界最重要的發現而引起科學家們廣泛的討論。最終對它的認知將會影響到人們的日常生活。

21世紀初,科學最大的謎是「暗物質」和「暗能量」。

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暗物質存在於人類已知的物質之外,它的構成也和人類已知的物質不同。在宇宙中,暗物質能量是人類已知物質能量的5倍以上。

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,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。宇宙中的黑能量是已知物質能量的14倍以上。

圍繞暗物質和暗能量,諾貝爾物理學獎獲得者李政道闡述了他的觀點,提出「天外有天」的說法。

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他指出:「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黑能量相變相連」。

科學家已經確知,暗能量組成了宇宙的2/3。因此,我們在不了解暗能量之前也就不能清楚地了解宇宙,而且暗能量是不能用標準的物理理論來預測的。這就意味著已有的基礎理論,也就是對於像電子、中子、夸克,以及它們之間的能量的構成理論,需要有一個大的提升。已有的物理學理論指導現代生活的主要部分,比如電子學、工程學和藥理學,誰知道一個更完全的物理理論會指導人類走向何方?

科學家們以前也面臨同樣的處境。20世紀前後,物理學家認為,他們差不多已經知道了自然界的一切。從17世紀牛頓的自由落體理論開始,

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科學家們已經成功地解釋了一個又一個自然現象,從動力到光能、到熱能到聲音,最終到19世紀晚期的電磁學。但是從那以後,又發現了電波和微量原子,而這些現象隨著量子力學的發現而得到解釋。今天量子學主宰了人類的生活,它存在於電腦晶元、醫療器械、手機、照相機、VR和其他每一個現代電子裝置中。

現在歷史似乎又在重複。直到最近,科學家們還認為我們處在了解所有宇宙學的邊緣,現在出現了暗能量,是否暗能量會加快21世紀經濟引擎的旋轉?就像50年前量子力學推動了世界經濟發展一樣。現在作這個結論也許言之過早,但歷史是一個指南,以史為鑒,我們清楚我們正處在又一個巨大變革的邊緣。

暗能量的發現說明了科學不囿於一套固定的理論。相反,科學家們通過觀察自然,然後歸結出理論來描述發現的各種自然現象。事實上科學是被自然推動的,而自然讓我們沒有選擇的餘地。它就是最高法則。

美國自然科學和能量部門已經集結力量,用太空衛星和地面望遠鏡探測暗能量,

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我們觀察到的暗能量歷史將對宇宙未來產生深遠影響。如果暗能量變得越來越弱,重心引力重新佔據主導地位,牽引宇宙成為一體;如果暗能量隨著時間的推移變得越來越強,最終將分裂由衛星和行星被重心引力牽引組成的銀河系……當我們透徹了解了暗能量,我們就可以正確地預測宇宙的未來。


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