什么是暗物质和暗能量?

暗物质是指那些无法通过电磁波进行观测和研究,不与电磁波产生作用的物质。在目前,人们只能透过重力产生的效应得知,而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。

在早期,人们认为暗物质是一些隐藏起来的一般物质星体,例如黑洞、中子星和衰老的白矮星等等。然而经过多年的天文观测,一般认为,难以探测的重子物质确实贡献出了一部分的暗物质,但事实上这类的物质只占了暗物质的一小部分。而剩余的部分被称作“非重子暗物质”。人们认为这些剩余的部分是由多种不同于一般物质的基本粒子所构成。其中最热门的一种被称为“大质量弱相互作用粒子”。这类物质虽然存在于我们的周围,但从来没有被我们观测到过,这是因为它们和普通物质的作用及其微弱。

暗能量假说是当今对宇宙加速膨胀的观测结果的解释中被人们普遍接受的一种,它是一种充溢空间、增加宇宙膨胀速度,但却非常难以察觉的能量形式。它占据宇宙68.3%的质能。

现如今,它有两种模型。一种是宇宙学常数,一种是标量场。宇宙学常数是指一种均匀充满空间的恒常能量密度,而标量场是指一个能量密度随时空变化的动力学场。而暗能量的存在主要有三个证据支持,虽然都来自于间接推测。第一种是说,遥远星系距离与红移量的观测,显示宇宙在演化过程的后半段经历了加速膨胀。第二种是说,实际观测的宇宙是平坦的,其物质密度应该近似等于大爆炸理论中的临界密度,但是暗物质和通常物质的观测总量加起来都远远不够。第三种是说,宇宙大尺度质量密度的傅立叶谱的支持。

目前通常假设,暗能量的密度非常小,在宇宙中各向同性,并且不与通常物质发生任何相互作用(除引力之外)。所以人们很难直接观测到它。但是暗能量应该充满了所有的宇宙空间,它占了宇宙质能总量的68%,这影响了宇宙整体的演化。