兩朵「烏雲」籠罩在現代宇宙學上，或將再次引發物理學變革

在19世紀與20世紀之交，堅不可摧的經典物理學大廈已經構建起來。然而，還有兩朵「烏雲」籠罩在這上空，這令當時的一些物理學家惴惴不安，誰也沒有想到最終會引發物理學史上最大的一場變革。

一朵「烏雲」是紫外災變，黑體輻射能量呈現出不連續性，最終從中誕生了量子力學。第二朵「烏雲」是邁克耳遜-莫雷實驗結果，表明光速的大小與參照系選擇無關，以太和絕對空間並不存在，最終從中誕生了相對論。

兩朵「烏雲」讓經典物理學大廈轟然倒塌，新的物理學體系構建起來。此後，量子力學和相對論快速發展，它們成為了現代物理學的基石，並且引領著現代科技的發展。

而在現代宇宙學之上，也籠罩著兩朵令人不安的「烏雲」——暗物質和暗能量，它們又會掀起一場新的物理學變革嗎？

宇宙中所能直接觀測到的物質都是由原子構成的，但它們只佔宇宙質能總量的5%。另外94%都是神秘的暗物質和暗能量，其中暗物質佔25%，暗能量佔69%。既然暗物質和暗能量都無法直接探測到，為什麼天文學家會認為它們在宇宙中大量存在呢？

暗物質

宇宙中的天體運動都是遵循引力定律，以太陽係為例子，地球以及其他行星與太陽的引力作用反比於距離平方，距離太陽越遠的行星，所受引力越弱，環繞太陽運動的速度也就越慢。

雖然銀河系沒有一個能夠主宰所有恆星運動的中心天體（銀心超大質量黑洞並不是），但銀河系中所有物質產生的引力，會在銀心形成一個共同的引力中心，使得所有恆星都繞著該中心運動。

就像太陽系那樣，距離銀心越遠，恆星的繞行速度應該越慢。然而，天文學家卻觀測到理論預言外的現象。恆星的軌道速度並沒有隨著距離的增加而顯著下降，銀盤邊緣和靠裡的恆星繞行速度相差不大。

如果銀河系中只有普通物質，那麼，銀盤邊緣的恆星不能以這麼快的速度運動，否則它們早就脫離銀河系。於是，天文學家推測，銀河系中還有遠多於普通物質的暗物質，它們能夠產生巨大的引力作用，從而來維持銀河繫結構的完整。

暗能量

20世紀初，哈勃觀測到，宇宙中的所有遙遠星系都在遠離銀河系，這表明宇宙空間正在膨脹。數十年後，天文學家進一步發現，過去的空間膨脹速率要慢於現在，這意味著空間正在加速膨脹。

空間膨脹速度在加快，天文學家認為這背後有一種神秘的暗能量在驅使。這種能量存在於宇宙空間的各個角落，它們能夠產生排斥引力的負壓效應，導致空間結構在加速擴張。

雖然有很多間接證據表明暗物質和暗能量存在，但天文學家至今沒有直接探測到。也許暗物質和暗能量壓根就是不存在的，只是人類的引力理論有缺陷，無法準確描述觀測到的現象，只能歸咎於暗物質和暗能量。如果未來能夠出現超越廣義相對論的引力理論，暗物質和暗能量之謎都有望迎刃而解。