「宇宙-專題」No.1：宇宙的組成、暗物質、暗能量、普通物質

圖1暗物質（圖中亮點）在宇宙中的分布規律模擬圖

● 通過各種互補的宇宙學研究方法，暗物質和暗能量的存在終於被接受。

隨著希格斯玻色子的發現，有人可能會認為，我們終於對周圍的物質世界有了一個完整的認識，而且解開了粒子物理學的所有奧秘。恰恰相反，事實遠非如此。目前被稱為「標準模型」的宇宙理論模型，僅僅只解釋了宇宙總含量的5%。一些人可能聽說過暗物質，即佔了宇宙總物質量27%的不可見的神秘物質。而可見物質（包括你和我，以及地球、恆星和星繫上我們能看到的所有東西）僅占宇宙物質總量的5%。但我們怎麼知道這些看不見的暗物質是否真的存在呢？

圖2為防止旋轉的螺旋星系中的恆星向外散開，需要一個力來將它們束縛住，就像一個騎在旋轉木馬上旋轉的孩子一樣，必須要緊緊抓住把手，以免被甩出去。因此，必須要有足夠的物質來生成這個引力，但星系中的可見物質的量並不足以保持這種凝聚力，這表明一定有暗物質的存在

在繼續討論暗物質之前，我必須先就暗能量的問題說幾句，因為它佔了宇宙物質總質量的68%。但這部分只能簡述一下，因為我們對暗能量所知太少。1998年，兩個獨立的研究小組測量了星系互相遠離的速度。其中一個小組由索爾?珀爾馬特（Saul Perlmutter）領導，另一個小組由亞當?里斯（Adam Riess）和布萊恩?施密特（Brian Schmidt）領導。兩個小組都發現，宇宙不僅在向外膨脹，而且這種膨脹還在加速。這項發現讓這幾位科學家獲得了2011年的諾貝爾物理學獎。眾所周知，無論是自行車還是汽車，加速都需要能量。那麼導致宇宙加速膨脹的巨大能量來自哪裡？沒有人知道。此外，人們對於這種能量的本質也一無所知。它就是與暗物質相提並論的暗能量。以下我們可以看到科學家是如何通過普朗克衛星（歐洲航天局啟動的衛星裝載實驗）斷定暗能量佔據了宇宙容量的68%。（方陵生/編譯）

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