 长久以来，我们能接触和观察到的各种物质，是物理学主要研究对象。众所周知，这些物质都是由原子、分子构成。分子间联结状态的变化，导致了固、液、气三态的变化。原子核内的质子、中子组成，会在核反应中发生变化。质子、中子内部更为微观的结构，则由微观世界物质标准模型描述。这些是我们接触最多的物质形态，因此被称为“普通物质”。 在我们所处的太阳系中，绝大部分普通物质以高温发光形态集中于太阳之上。地球、火星等行星在太阳引力作用下，围绕太阳分轨道运行。根据万有引力定律，太阳这样的中心天体所产生的引力场强弱，和它本身质量相关。质量越大，引力场也就越强大。倘若太阳没有足够大的质量，就无法将各个行星吸引在它周围。换句话说，假如太阳的质量突然减半，那么围绕它运行的行星就会像断线的风筝一样纷纷远离。 数千亿颗像太阳这样的恒星，携带着它们的行星构成了银河系。银河系并非宇宙中的“特殊一员”，整个宇宙中和银河系结构类似的旋臂星系大约有十万亿个以上。 当天文学家对这些星系进行观测时，发现了一些奇怪现象：如果仅仅计算发光物质的质量，那么星系无法提供足够的引力将恒星聚集在一起。从星系外围的恒星围绕恒星中心旋转的速度来看，星系的引力场也比仅由发光物质产生的引力场要强。也就是说，只有星系中存在大量不发光的、我们未能观测到的物质，才能维持星系现状。科学家将这些物质称为“暗物质”。 20世纪早期，在天文学家哈勃发现宇宙处于持续膨胀这个现象时，认为宇宙膨胀速度是恒定的。 然而，物理学家在1998年通过对遥远的超新星进行观测时发现，宇宙实际上是处于加速膨胀过程中。也就是随着时间流逝，宇宙膨胀会越来越快。 在依据爱因斯坦广义相对论建立的引力场方程中，必须引入我们现在尚不了解的一种“暗能量”，才能解释宇宙的加速膨胀。按照广义相对论，质量和能量存在着简单的换算关系，且在一定情况下可以相互转化。因此，宇宙学家在讨论宇宙组成时，也将暗能量视为一种物质。 根据2013年普朗克卫星的观测数据和相关计算，我们熟知的、能够接触到的普通物质，仅占宇宙物质总量的4.9%，而其他95.1%则由暗物质和暗能量占据。其中，暗物质占26.8%，暗能量占68.3%。 目前，人们对暗物质、暗能量的了解还非常有限，对它们的科学研究也在持续进行。 2015年12月17日，我国一颗名叫“悟空”的暗物质粒子探测卫星发射升空，科学家希望借助“悟空”的“火眼金睛”——科学探测仪器，在太空中捕捉与暗物质相关的现象。 对于暗能量探测，我国也已立项实施了“天籁计划”，用众多射电望远镜组成的望远镜阵列，接收来自宇宙中与暗能量相关的无线电波，以期在破解暗能量之谜的道路上取得进展。 上图：科学家观测到的旋臂星系，并推断出暗物质的存在。（■李会超） |
|
|
