驚人發現！神秘暗物質統治世界

07-24

　　暗能量：引力的「對手」

　　蘋果為什麼會落地？人為什麼跳不離地球？我們知道，這是因為存在引力的緣故。在宇宙大爆炸理論中，引力也發揮了作用，它使宇宙的膨脹速度減小。但科學家們最新觀測發現，現在宇宙實際上在不斷加速膨脹。這就是說，宇宙很有可能先減速、後加速膨脹，而且其中存在一種與引力作用相反的力把時空結構向外推。我們如今稱之為負引力，也就是「暗能量」。

　　宇宙真的是先減速、後加速膨脹嗎？「暗能量」真的存在嗎？

　　超新星幫助科學家解決了這個問題。超新星是爆炸中的恆星，它發出的亮度是幾十億顆恆星亮度的總和。我們可以從它的亮度來判斷宇宙膨脹的速度。因此，如果是在宇宙減速膨脹中誕生的星體，其發出的光到達地球時，該星體和地球之間的距離由於膨脹減速的原因要比預計的近，因而地球上的觀測者會發現其光要比預計中更亮。然後可根據這一亮度差異來判斷宇宙處於減速膨脹階段。

　　1997年，科學家觀測到了一顆編號為「1997ff」的超新星。對光線的相對強度進行的研究表明，它爆發於110億年前，是迄今發現的最遙遠的超新星。當時宇宙的年齡只有現在的四分之一。這顆超新星亮度是預計正常亮度的兩倍，而且比距離更近、更年輕的超新星爆炸發出的光還要亮。科學家據此判斷，「1997ff」爆炸時宇宙處於減速膨脹階段。

　　這一發現不僅證實了宇宙膨脹先減速後加速，也證明宇宙中確實存在暗能量。暗能量和引力兩者綜合決定宇宙的膨脹速度。引力如膠水一樣，試圖把物質結合在一起；暗能量與引力相反，試圖將物體分開。據推測，大約在60億年前，引力在與暗能量的較量中落敗，暗能量佔據上風，宇宙進入加速膨脹狀態。

　　暗能量占宇宙的三分之二

　　「暗能量」的概念最早是由愛因斯坦提出來的，但後來愛因斯坦把這個概念說成是他科學生涯中的大錯誤，因為它破壞了廣義相對論的優美性。從那以後，暗能量成了科學家爭論的話題。今年2月的美國《發現》雜誌提出了物理學11大困擾，其中一大困擾就是暗能量。一般認為，暗能量不是物質，而更接近能量。根據計算，常規物質和看不見的物質——暗物質加起來並不足以構成整個宇宙，剩餘成分就是暗能量。那暗能量佔據宇宙成分的多大比例？

　　科學家猜測說，可能達到三分之二。這一猜測近日得到了證實。科學家這一次使用的是類星體。類星體是宇宙中的「四不象」，體積相對較小而能量巨大。它在一般光學觀測中類似恆星，但實際與恆星並不相同，因此被稱為類星體。一些質量巨大的天體會導致經過它們附近的光線等發生彎曲，使遙遠天體的成像產生扭曲和變形，這一原理與光學透鏡類似，因而被稱為「引力透鏡」效應。

　　藉助設在英國和美國的一些大型射電望遠鏡，科學家們共對數千個遙遠類星體進行了觀測，結果發現平均每700個類星體中就有一個受到「引力透鏡」的影響，其射電信號會發生彎曲，最終出現兩個以上「虛像」。科學家們認為，這也許只有暗能量才能解釋。他們的進一步分析表明，在假設暗能量佔到宇宙成分的三分之二時，理論計算與實際觀測的結果最為吻合。這一計算過程我們暫且不去深究。暗能量如此奇怪，以至於甚至連負責這一研究的英國曼徹斯特大學的伊恩·布朗說：「宇宙由暗物質所統治，這想法太奇怪了。值得大家去仔細研究驗證。」

　　任何給定的空間暗能量都很小

　　我們為什麼感受不到暗能量？科學家說，在任何一個給定的空間里，暗能量的量很小，因此它的作用在日常生活中不能被感覺出。但在廣漠的宇宙空間中，其效果將非常強大，足以使星系和星系簇分離開。

　　對於暗物質的研究有助於我們更好的去了解宇宙。相對於宇宙來說人類是渺小的，科學技術跟不上人們探索宇宙的迫切心情。但是研究宇宙是一件長遠的事情，還需要我們繼續努力。