暗物质和暗能量

蓝雪

这个宇宙一件令人吃惊的事实是：占据宇宙大部分的成分我们却完全看不到。
暗物质是一种神秘的存在，科学家们认为它们遍布宇宙各处，但是我们却看不到也摸不着。
它们和光以及任何种类的电磁波都不发生作用，而这正是人类赖以探测宇宙的基础工具。
不过它会产生引力，通过它对周遭空间施加的引力效应，科学家们能够感受到它们的存在。

我们能够感觉到暗物质确实存在。
比如我们所在的室女座超星系团大约拥有10的15次方倍太阳质量，但是整个超星系团的光度却仅有太阳的3万亿倍太阳光度。
这就意味着室女座超星系团的光度相比其质量所应当拥有的光度小了约300倍。
这样的事实是难以解释的，但是如果考虑到这其中遍布大量拥有质量但却不发光的暗物质，一切也就不奇怪了。

事实上，根据计算结果，宇宙中的暗物质含量是我们平常所见的普通物质的5倍。
但是暗物质尽管强大，却仍然不足以统治宇宙。
真正支配着我们这个宇宙的力量来自另一种神秘物质：暗能量。


普通物质和暗物质有一个共同点，那就是它们都拥有质量，并向周围空间施加引力影响，换句话说，它们的作用是让物质聚拢，让宇宙减速膨胀甚至最终收缩。
然而，当科学家们观测宇宙，试图分辨出宇宙究竟是在减速膨胀还是在收缩时，他们惊骇地发现事实完全出乎他们的预料——宇宙根本没有收缩或减速，它正在加速膨胀！
毫无疑问，存在一种未知的强大到异乎寻常的力量，它不但独力抵抗了整个宇宙中所有普通物质和暗物质产生的引力作用，甚至还推动整个宇宙加速膨胀。


对于暗能量的发现最近刚刚被授予了今年的诺贝尔物理学奖，但是尽管有了这样的巨大进展，科学家们对于究竟什么是暗能量却依旧毫无头绪，一无所知。
现在有关这一课题的理论几乎就相当于“虚位以待”，等待着未来出现一个更加完美的理论能摘取成功解释暗能量本质的桂冠。

蓝雪

最遥远的距离

天文学家能够观测到的最遥远的光线名为“宇宙微波背景辐射”(CMB)。这是抵达地球的最古老的光子，它们几乎诞生于宇宙大爆炸发生的时刻。在大爆炸发生后的短时间内，宇宙非常小，因此相当拥挤，物质太过稠密，以至于光线无法长距离传播。

但在宇宙诞生之后大约38万年之后，宇宙已经变得足够大，光线第一次可以自由地传播。这时发出的光是我们今天所能观测到的最古老的光线，是宇宙的第一缕曙光；它存在于宇宙的每一个方向，无论你把望远镜指向哪个方向，都可以观测到它的存在。宇宙微波背景辐射就像一堵墙，我们最远也只能看到墙这一侧的风景，但是却绝无办法穿墙而过。

那么这些最初的宇宙之光怎么变成微波了呢？这还是因为宇宙的膨胀。随着宇宙的膨胀，当时发出的光波波长被逐渐拉长，经历如此久远的时间(137亿年)，它们的波长已经被拉伸到了不可思议的程度。随着宇宙膨胀冷却，现在这一辐射的剩余温度大约仅有-270摄氏度，也就是著名的3K背景辐射。这种辐射的分布显示出惊人地各向同性，各处的差异小于10万分之一。

而如果有朝一日人类终于能够制造出高灵敏度的中微子探测器，那么我们将终于可以突破宇宙微波背景辐射设置的那堵墙，而看到其背后中微子出现时的情景，即所谓的“宇宙中微子背景”。和光子不同，对中微子而言，一般意义上的物质几乎是透明的，它们可以轻而易举地穿过地球，穿过太阳，甚至穿过整个宇宙。
正是因为这一特征，一旦我们能够解码中微子中携带的信息，我们将能回溯到宇宙大爆炸之后仅数秒时的情景。

蓝雪

宇宙之网

星系巡天的结果显示我们的宇宙似乎显示一种“泡沫网状”结构。
几乎所有的星系都分布在狭窄的“纤维带”上，而在它们的中间则是巨大的空洞，天文学上称为“巨洞”。
这些巨洞的体积巨大，有些直径可达3亿光年，其中几乎空无一物。
但是这样说并不正确，因为尽管我们看上去那里确实是什么也没有，但实际上这里充斥着暗物质。

宇宙呈现着一种纤维网状结构，其中分布着节点，纤维带和层。
这种复杂结果的起源来自宇宙微波背景辐射中微小的涟漪，这是其中密度微小变化的体现。
随着宇宙膨胀，这些微小的高密度去逐渐吸引更多的物质向其聚集，这种效应持续上百亿年，其结果是惊人的——它造就了我们今天所见的宇宙。

桥玄

分析得很透彻！{:7_152:}