暗物质和暗能量对宇宙的影响(宇宙暗物质和暗能量)

　　紫金山天文台研究者

　　暗能量颗粒检测通讯卫星齐天大圣工作组组员

　　暗物质的概念是怎么来的？从一个式子刚开始。

　　我们可以称作宇宙定律，它的姓名叫牛顿场方程组，它还有一个姓名叫广义相对论的场方程组，它还有一个低等版本号，哥白尼万有引力定律基本定律，大约是被大量人了解的。

　　这一方程组叙述了宇宙空间中化学物质中间的吸引力关联，可是在天文学观察中，大家常常发觉这一方程组好像是毫无根据的。

　　暗能量就是以那样的异常情况中发觉的。

　　牛顿出世前，大家用牛顿定律来了解天体运动。

　　那时候大伙儿只了解太阳系行星有七大行星，由内而外分别是水星、金星、地球上、火花、木星、木星、天王星。他们全是在作用力的功效下绕太阳光运作的。

　　根据哥白尼万有引力定律基本定律，大家能够精确地测算出每粒大行星的运动轨迹，并能够预测分析今日这颗大行星应当出現在哪儿，明日它应当出現在哪儿。不但能够非常好地掌握太阳光对他们的危害，还能够非常好地掌握大行星中间的相互影响和运作规律性，数值能够与观察結果相符合。

　　天王星，最表层的大行星，是个除外。它的健身运动一直主要表现出一些不规律性。大家期待它处在某一部位。实际上一直有点儿方向跑偏，令人很迷茫。

　　从1843年到1846年，美国的罗伯特库奇拉塞尔和美国人于尔班让约瑟夫勒列维俩位年青的科学家依据万有引力定律基本定律测算出天王星以外有一颗不明的大行星，它危害了天王星的健身运动。

　　1846年，法国科学家伽勒约亚恩哥特式弗里德在拉塞尔和列维预测分析的苍穹地区用望眼镜发觉了这颗大行星，之后被称作海王星。

　　这件事情给了大家哪些启发？换句话说，假如你发觉目前的法律法规有什么问题，很可能表明一些地区有鲜为人知的地区。

　　这类状况再次困惑着学界。

　　1930年，法国科学家弗里茨兹维基在观查星系团(由好多个相互有一定机械设备关联的星球构成的星系团)时发觉了一个怪异的状况，一些星球的健身运动速率遥远超出了星系团自身的逃逸速度。

　　逃逸速度是啥定义？大家都知道，在我们发送的火箭弹和太空飞船做到第一宇宙速度时，他们能够绕地球上作匀速圆周健身运动。假如这一速率更快，做到说白了的第二宇宙速度，那麼宇宙飞船或火箭弹就可以摆脱地心引力，飞出地球上，这就是逃逸速度。

　　Zwicky往往发觉这一状况让人难以想象，是由于依照最开始的认知能力，这一星系团应当早已土崩瓦解了。因此他胆大猜想，觉得这一星团里很有可能有一些大家还看不见的化学物质，他们出示了附加的吸引力把这种星球压着，那样他们就不容易跑了。

　　它是暗能量存有的强有力直接证据，Zwicky如今被认可为暗能量科学研究的先行者。

　　1972年上下，又发觉了一个状况，便是星球周边化学物质的运动规律与星球的匀速转动曲线图反过来。星球转动曲线图就是指星球中不一样部位的星体紧紧围绕星球管理中心健身运动的速率遵照“离太阳光越近的速率越快，离太阳光越长速率变慢”的规律性。我们可以依据万有引力定律基本定律测算出星球在不一样部位的预估速率。

　　可是如下图所示，我们可以见到绿点挪动的变的越来越快，这和大家的感受彻底反过来。

　　这一状况再一次偏向了以前的推断，太阳系的阴影很可能存有很多的化学物质，出示了某类吸引力，加快了别的星体的健身运动。到迄今为止，相近的直接证据不计其数。有的人很有可能会想：牛顿的方程组会错吗？

　　这类概率彻底存有。牛顿的基础理论显而易见不应该是宇宙空间的最终基础理论。未来，大家很有可能会超出牛顿。在大家科学研究这个问题的全过程中，有二点特别注意：

　　第一，大家充足检测了牛顿的广义相对论，牛顿的基础理论在大家的工作能力范畴内是精确的；

　　第二，一些专家学者也在尝试调整牛顿的基础理论，但事实上难以。她们做的改动只有处理一部分难题，放到别的难题上便说堵塞了。她们必须做别的的改动，换句话说到迄今为止都还没提升。

　　这两个方面告知大家，假如宇宙空间中的确存有暗能量，即便 如今看上去不易了解，那麼大家的宇宙空间就更非常容易了解了。

　　乃至，暗能量是最好是的存有。它的存有对大家尤为重要，因为它能够加快星球的产生。假如宇宙空间中沒有暗能量，就沒有太阳系，沒有太阳系行星，都没有人们。因此 某种意义上，我们要谢谢暗能量给了大家存有的机遇。

　　即然大家坚信暗能量的存有，或是期待它存有，那是哪些的物品呢？现阶段大家对暗能量的基础理论界定是以天文学观察推测的宇宙空间中很有可能存有的不由此可见化学物质。这就是为何它被称作“暗能量”。

　　这一动漫展现了电子计算机仿真模拟的宇宙空间中暗能量的遍布。大家的太阳系大约便是图上的一个小一点，表明宇宙空间是多么的的宏大壮阔！

　　那麼暗能量的占比多少钱呢？从动能看来，占68%；从化学物质上看，占27%；而这些大家了解的普遍化学物质仅有5%。一般来说，暗能量在宇宙空间中处在稀少且遍布不匀称的情况，在次星球限度上存有一些星团。

　　理论上地球上周边应当有暗能量，包含大家周边。依据科学家的精确测量，一立方厘米，也就是大家手指头那么大的室内空间，暗能量的品质大概相当于0.3个氢原子。如果我们从全部地球上搜集暗能量，那麼一共不上一千克，因此 暗能量对我们的日常生活基本上沒有危害。

　　一般化学物质是由各种各样颗粒构成的。假如暗能量存有，它可能是哪些的颗粒？

　　这张表是粒子物理的标准模型。已知的宇宙是由这种颗粒构成的，可是在我们把它和我们知道的暗能量特性开展较为的情况下，大家发觉没有一个已经知道的颗粒可以考虑这种特性。这表明暗能量很可能是标准模型以外的新颗粒，更具体地说，是一种弱相互作用的大品质颗粒。现阶段大家对暗能量的了解就在这里一点上。

　　即然大家对暗能量拥有那样一个架构或专一性的了解，那麼接下去的难题当然是：大家可否检测到那样的颗粒，怎样检测？

　　现阶段有几种方式：第一种较为简单直接，根据高能粒子撞击立即造成暗能量，可是坐落于欧州核管理中心较大 的粒子对撞机都还没发觉暗能量。

　　第二种方式能够称之为“入地”。大家周边的这种暗能量颗粒很有可能与大家的相互影响十分很弱，必须十分精细的仪器设备才可以检测到。由于空气中有很多的宇宙射线颗粒，他们会对试验产生明显的影响，因此 大家务必把试验放到一个很深的地底试验室里。

　　我国早已在四川省锦屏山下创建了一个深层试验室，现阶段已经开展2个暗能量检测试验。相片中，上海交大的PandaX暗能量检测工作组都还没发觉暗能量颗粒的数据信号，但她们对暗能量颗粒的特性得出了较强的管束，这早已是世界最灵巧的试验結果了。

　　第三种方式是“老天爷”，由于暗能量湮没后会造成一些标准模型颗粒，也就是一般颗粒，而这种颗粒绝大多数都被大气圈遮盖住了。根据卫星发射探测仪，我们可以在地球大气层外观查这种宇宙空间较高能放射线颗粒，间接性找寻暗能量。

　　大家有一颗暗能量颗粒检测通讯卫星叫齐天大圣，是全世界观察动能范畴最广、屏幕分辨率最大、情况最少的暗能量探测仪。

　　“齐天大圣”这一姓名是摄友林磊网民取的。这一姓名很品牌形象，从字面讲，便是“了解虚空”，与暗能量的检测如出一辙；次之，悟空有一双能见到宇宙空间天地万物的双眼，大家的探测仪也应当有这一工作能力。

　　那麼齐天大圣看到了哪些？

　　上年年末，大家发布了第一项成效，造成了极大的国际性反应。横坐标是宇宙射线中一种称为电子器件的动能，纵坐标体现不一样动能的颗粒数。

　　这幅图只体现了大家见到的状况，也有许多 匪夷所思的物品。例如界面上一个点仿佛忽然跳起。这儿是不是有暗能量必须进一步科学研究。

　　《自然》和《科学》的社论声称齐天大圣打开了我国太空科学的新世界。

　　暗能量找不着该怎么办？这是我常常被问起的难题。

　　我认为寻找暗能量挺不错的。这将是一个极大的发展。但即便 沒有发觉暗能量，都不意味着大家的勤奋没有意义。代表着大家必须提升牛顿的基础理论，大家对宇宙空间基本定律的认知能力必须飞越。

　　在热学动能守恒定律明确提出以前，很多人都想造就一个永动机。尽管最终都失败了，但这种不成功的试着在非常大水平上促进了大家发觉动能守恒定律。

　　自然，我本人不期待暗能量的检测是那样的结果。

　　人们为何要探索世界？一件事而言，我眼中的自己想探寻暗能量的缘故。即便 我们知道它对我们的日常生活危害并不大。

　　回首过去，大家会发觉基础学科的每一次提升都是会产生技术性的飞越，对大家的思维模式和生活习惯造成极大的危害。

　　暗能量能让我们产生哪些？指路明灯

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