暗物质与暗能量
暗物质和暗能量是21世纪初科学最大的谜。诺贝尔物理学奖获得者、美国哥伦比亚大学教授李政道在一次演讲中说:“20世纪初的大问题是太阳能的来源,21世纪初的大问题是暗能量的来源”,“了解暗物质和暗能量,是人类在21世纪向科学的最大挑战。”
什么是暗物质和暗能量呢?暗物质不发光,存在于人类已知的物质之外。目前,人们可以通过它的引力效应知道它的存在,但不知道它是什么。它的构成也和人类已知的物质不同。在宇宙中,暗物质的能量是人类已知物质能量的5倍以上。暗能量是一种不可见的、充溢空间的、具有负压强的能量。暗能量更是奇怪,以人类已知的核反应为例,反应前后的物质有少量的质量差,这个差异转化成了巨大的能量。暗能量却可以使物质的质量全部消失,完全转化为能量。宇宙中的暗能量是已知物质能量的14倍以上。在宇宙中,已知物质的能量只占4%,暗物质的能量占23%,暗能量的能量高达73%。
1934年,瑞士籍科学家弗里兹·兹威基在研究星系团内星系运动时,发现星系团内星系远远不足以产生如此大的引力,一定还存在着人类看不见的其他物质,他称之为暗物质。暗物质存在的直观证据,是引力透镜现象:当遥远星系发出的光途经某个星系团附近时,光线就会因星系团的引力偏折,这时的星系团好似一个透镜,朝这个方向望去就会看到巨大的光弧,甚至同一个星系的几个不同镜像。2010年2月15日,美国佛罗里达大学科学家宣称,他们在美国明尼苏达州北部的索丹铁矿位于地下610米处的高灵敏度探测仪,捕捉到2个“暗物质粒子”的踪迹。(www.xing528.com)
暗能量的主要证据有两个:一是宇宙的加速膨胀。按照爱因斯坦引力场方程,加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着负压强的“暗能量”。另一个是近年测量出宇宙中物质的总密度,普通物质与暗物质加起来只占1/3,尚有2/3的缺失。这就是暗能量,占总物质的2/3。
然而,现在物理学的基本理论还无法解释观测到的暗物质、暗能量。物理学对这种新型物质的探索才刚刚开始,一旦找到一种理论,很可能是人们长期追求的包括引力在内的各种相互作用统一的量子理论,这将是物理学的一场重大革命。
1949年11月1日,中国科学院在北京成立。
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