暗物質和暗能量

暗物質和暗能量

暗物質和暗能量概念逐漸得到了越來越多的認可，更多的科學家開始接受這兩個概念。量子力學和相對論似乎都沒有涉及這兩個概念。我們已經知道的物理理論也難以理解暗物質或暗能量。因此這被稱為21世紀物理學大廈上空的兩朵烏雲，與20世紀初物理學大廈上空的兩朵烏雲如此類似。相對論預言的引力波得到了直接證實，這進一步地體現了相對論的正確性，但是相對論與量子力學依然是不相容的，卻各自在自己的領域內都是正確的，這是困擾物理學家近百年的問題。

看來，物理學實際上是面臨三大問題，暗物質和暗能量以及量子力學與相對論的融洽。估計物理學的大發展可以一併解決這三個問題，看起來很複雜的問題，也許真的不算複雜。待到理論獲得創新以後，我們也許會恍然大悟，哦，原來如此！

一批物理學家或天文學家通過估測銀河系等星系的物質總量，以及星系中恆星運動的速度的矛盾，想像推測出暗物質的存在。還有若干獨立證據顯示應該有暗物質的存在。暗物質參與萬有引力活動，因為暗物質本身就是通過萬有引力推測想像出來的。不參與電磁力作用和強相互作用，科學家想像以及通過新理論認為暗物質應該會參與弱相互作用，這只是想像或理論，暫時還沒有證據。不過，科學家已經通過假設暗物質參與弱相互作用而設計了一些探測方案，來間接探測暗物質的存在，比如我國的悟空衛星。如果真能間接探測出暗物質存在的話，這不僅間接證明了暗物質的存在，自然也顯示了新理論的正確性，以及證實了暗物質確實參與弱相互作用。如果暗物質不參與弱相互作用，我們就無能為力了，暗物質也許就永遠發現不了了。

另一批物理學家或天文學家通過觀測超新星等活動，得到了一個確定的結論，遠離銀河系的星系在以越來越快的速度遠離我們。而不是隨著萬有引力的作用，遠離銀河系的星系遠離我們的速度在逐漸縮小或基本不變。這種似乎是確鑿無疑的事實，讓科學家被迫產生了暗能量的概念。並給予了暗能量負壓強的本領，也就是暗能量會產生斥力。星系被暗能量推動，因此才相互遠離。

在銀河系內，科學家遇到了質量不足問題，也就是我們的太陽等恆星環繞銀河系中心的速度有些偏大(太陽應該以每秒150千米的速度繞轉銀河系中心，而實際是240千米的速度環繞銀河系)，這意味著銀河系擁有更多物質，只是科學家怎麼也找不到這些多出的物質在哪裡？比如，就是考慮到黑洞和中微子的質量也是遠遠不夠的。黑洞和中微子被一部分科學家認為是暗物質的一部分，這是一個有爭議的認識，這與暗物質的爭議是一樣的，沒有得到全面的公認。因此，暗物質概念橫空而出。

在銀河系以外，卻遇到了似乎是相反的問題，遠離銀河系的星系在以越來越快的速度遠離我們，萬有引力遇到了更大的挑戰，似乎更大距離的尺度是萬有斥力普遍存在。為了解決問題，科學家設想出了暗能量的概念。這是一個數量上（質量）遠超可見物質和暗物質的東西，這似乎能解釋我們得到的河外星系的實際狀況。

著名的哈勃定律早已經指出，距離我們越遠的星系遠離我們的速度越快，這為宇宙大爆炸理論提供了靈感和證據。只是當時的以及後來的科學家通過球形的宇宙大爆炸模型認為應該是距離銀河系越遠的星系遠離銀河系的速度越快，是可以理解的。沒有多想。事實上人們總是傾向於美好的現實，不想打破已知的認識。1990年代，科學家通過對超新星的研究觀察，得出了似乎類似，實際是明顯差異的結論，同一個星系在越來越快地遠離我們。不再含糊，明確而清晰。但是大部分科學家依然是對此視而不見，沒有想法。部分科學家開始深思。可以產生負壓強的暗能量概念橫空出世。