如何測量宇宙物質的總量？加州科學家提出新方法，測量結果很精確

在地球上，人類想要測量任何一種生物的重量或者種群數量都不成問題，但如果要對宇宙的物質總量進行測量，難度則會直線上升。測量宇宙物質總量的難度顯而易見，一是因為人類至今也沒有弄清楚宇宙是否存在邊界，二是因為人類無法通過直接方法進行測量，往往只能通過間接的方法進行測量，從而導致測量得到的結果可能與實際情況相去甚遠。

根據外媒報導，近期《天體物理學雜誌》上出現了一篇關於宇宙物質總量的研究論文，該論文指出來自美國加州大學河濱分校的研究人員們通過新方法對宇宙物質總量進行最新的測量，得到的結果是宇宙中的常規物質和暗物質佔到了宇宙物質總量的三成左右，而「捉摸不透」的暗能量佔到了宇宙物質總量的七成。

對此估計有不少朋友會表示質疑，不是說宇宙是否存在邊界還未確定嗎？不是說暗能量「捉摸不透」嗎？為什麼研究人員還能測量出暗能量的佔比？下文為您一一解答。

什麼是暗物質？什麼是暗能量？

首先我們需要對暗物質和暗能量這兩個概念有所了解，到目前為止這兩個概念都還只存在於理論上，現實中並未被發現。第一個提出「暗物質」這個概念的是天文學家卡普坦，他在1922年就認為暗物質是一種不可見的物質，但在科學理論中它是構成宇宙的主要成分之一。

雖然人類還未真正發現暗物質的存在，但是天文學家通過觀測天體運動、研究萬有引力和引力透鏡效應等效應可以證明暗物質的存在。對於暗物質，目前科學家們已經掌握了它的幾個主要屬性，例如它擁有高度穩定性，能參與到引力的相互作用中，不參與電磁作用等等。

暗能量和暗物質一樣不可見，而且都不會與光發生相互作用，但它以能量的形式存在著。已有的科學研究指出，宇宙中偶爾會出現暗物質消失的情況，這種情況很可能是暗能量造成的，因為暗能量擁有消耗暗物質的特性，這一研究也已經在《物理學評論快報》上發表了。

有什麼辦法可以測量宇宙物質總量？

穆罕默德·阿卜杜拉是該研究的主要參與者，他在論文中介紹了一種目前用於確定宇宙物質總量的成熟方法。首先科學家需要通過觀測確定每單位體積的星團數量和質量，然後通過數學建模得出模擬結果，最後將觀測結果和模擬結果放在一起進行對比，從而確定宇宙的物質總量。當兩者之間的誤差比例越來越小時，觀測結果也就越接近真實情況。

這個方法聽起來不是很複雜，但是真正實行起來存在諸多困難，其中最大的困難在於如何測量星團的質量。人類尚且可以通過天文望遠鏡、太空望遠鏡去測量星團數量，而星團質量是無法通過觀測得到的。

該研究團隊如何克服難題，對星團質量進行測量？

為了解決這個問題，河濱分校的研究人員另闢蹊徑，發現通過測量星團內恆星的軌道可以測量星團的質量，於是他們開發了一套工具進行測量。最終得到的測量結果是，常規物質和暗物質在宇宙物質和能量中的佔比在31%左右，而暗能量的佔比在69%左右。另一位參與該研究的科學家吉利安·威爾遜表示，他們運用的方法可能是目前最為精確的測量方法了。

雖然這種方法屬於間接方法，始終存在測量誤差，但相比起以往的統計方法更接近真實情況。同時這也反映了人類跨越障礙去追求宇宙真理的過程，人類的能力實在是太有限了，但人類對科學和真理的追求是無限的，因此在無法輕鬆地獲得真理的情況下必然需要付出更多的努力和代價。