2019-01-01 18:38:01 佚名

老谷静舍

暗物质和暗能量虽然至今都没有被真正发现过，但宇宙天体的反常告诉运动以及宇宙加速膨胀都预示着暗物质和暗能量的存在，因而寻找暗物质和暗能量也就成为了世界各国乃至全人类科学家共同的目标，一但发现它们，对人类的物理学来说就又是一次重大突破，其地位将不亚于爱因斯坦的相对论，届时人类离宇宙的本质也就又近了一步。

暗物质最早是由天文学家们观测星系团以及星系中恒星的运动发现的，当时天文学家们发现星系团外围的星系以及星系外围的恒星运动速度比中央星系以及恒星的运动速度还快，按照万有引力定律来说星系外围天体受到的的引力要比内部天体小很多，因而外围天体的运动速度肯定也会比内部慢，如果太快的话就会因为引力太小而被甩出去。

但天文学家们反复确认后发现外围速度确实已经具备了被甩出去的潜质，但这些天体还在系统中运行，这就说明星系之间和星系团之内一定还有一个我们看不见的质量源，这些看不见的质量和看得见的质量一起产生了更大的引力，所以这些速度超过预警的天体才没有被甩出去。

相比暗物质的“有迹可循”，暗能量可以说存在于全宇宙之中，并且暗能量还让我们的宇宙加速膨胀，在目前的宇宙模型里，暗能量占据了我们宇宙的68.3%，暗物质占据了我们宇宙的27%，我们能看见的物质只占宇宙的4.7%

宇宙探索未解之迷

在宇宙学中，暗物质（dark matter）又称为暗质，指无法通过电磁波的观测进行研究，也就是不与电磁力产生作用的物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质存在。从科学家可观测到的物体、可认知和分析的物质形态来看，宇宙不会是现在这个样子。为了解释现实宇宙与原理想模型的差别，科学家提出了暗物质的概念。

暗物质的存在有着很多证据，如星系自转曲线、星系与星系团观测、宇宙微波背景辐射的涨落等。1915 年，爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。在宇宙有限封闭的假设前提下，宇宙中物质的平均密度必须达到5×10-30次方克/ 立方厘米。但是，迄今可观测到的宇宙的密度，却比这个值小100 倍。也就是说，宇宙中的大多数物质“失踪”了，科学家将这种“失踪”的物质叫暗物质。

暗能量是另一个解释宇宙运行现实情况与理想模型差别的猜想。1998 年，美国、澳大利亚的科学家通过观测发现，宇宙是在加速膨胀而不是像此前预测的那样处于减速膨胀状态。这样一个出乎意料的观测结果，从根本上动摇了人类对宇宙的传统理解。科学家将这种与引力相反的斥力称为暗能量。但暗能量的研究仍处于初级阶段，科学家根据模型分析认为，我们所熟悉的原子世界仅占整个宇宙的4%，另有22% 为暗物质，这种物质虽不参与电磁作用，无法用肉眼看到，但仍参与引力作用，可能被探测到。而宇宙物质其余的74% 则是最为神秘的暗能量，它无处不在、无时不在。整个宇宙仿佛是一锅又冷又重而且还看不见的暗物质和暗能量汤，暗物质和暗能量聚集的地方才会产生普通物质。

以上是比较正式的解释，提问者希望得到一个恰当的比喻。我试着给出的就是，暗物质就是我们还不清楚的物质，实际他可能不是一种物质。暗能量就是我们还没有认识到的能量，实际他可能不是一种能量。

草原独狼

什么是暗物质呢？暗物质是不发光的，但是它有显著的引力效应。比如，对于一个星系考虑距其中心远处的天体的旋转速度，如果物质存在的区域和光存在的区域是一样的话，由牛顿引力定律可知，距离中心越远，速度应该越小。可是天文观测事实不是这样的，这就说明当中有看不见的暗物质。

目前各种天文观测和结构形成理论强有力地表明宇宙中有大约三分之一是暗物质。中微子是一种暗物质粒子，它的质量应当非常小，在暗物质中只能占微小的比例，绝大部分应是所谓的中性的弱作用重粒子。它们究竟是什么目前还不清楚。理论物理学家猜测，它们可能是超对称理论中的最轻的超对称粒子，是稳定的，在宇宙演化过程中像微波背景光子一样被遗留下来。目前世界各国科学家，例如中意科学家合作组DAMA实验，丁肇中先生领导的AMS实验，正在进行着各种加速器和非加速器实验，试图找到这种暗物质粒子。

暗能量是近年宇宙学研究的一个里程碑性的重大成果。支持暗能量的主要证据有两个。一是对遥远的超新星所进行的大量观测表明，宇宙在加速膨胀，星系膨胀的速度不象哈勃定律描述的那样，是恒定的，而是在不断加速。按照爱因斯坦引力场方程，加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的"暗能量"。另一个证据来自于近年对微波背景辐射的研究精确地测量出宇宙中物质的总密度。

但是，我们知道所有的普通物质与暗物质加起来大约只占其1/3左右，所以仍有约2/3的短缺。这一短缺的物质称为暗能量，其基本特征是具有负压，在宇宙空间中几乎均匀分布或完全不结团。最近WMAP数据显示，暗能量在宇宙中占总物质的73％。值得注意的是，对于通常的能量（辐射）、重子和冷暗物质，压强都是非负的，所以必定存在着一种未知的负压物质主导今天的宇宙。

然而现在物理学的基本理论还无法解释观测到的这一暗能量。暗能量是二十一世纪物理面临的最大的挑战。物理学对暗能量这种新类型物质的探索才刚刚开始。众说纷纭，但仅仅是一些猜测和设想，远没有形成一个基本合理的解释。科学家正在计划发射新的探测卫星，对于宇宙大尺度空间进行更多更精确更系统的观测，进一步研究宇宙加速膨胀的规律，确定暗能量的形式和物理特征，不同的暗能量形式将导致非常不同的宇宙膨胀的规律。解决这一问题需要新的理论，这样的理论一旦被找到，很可能是人们长期追求的包括引力在内的各种相互作用统一的量子理论。这将是一场重大的物理学革命。

综上所述，研究暗物质、暗能量这些新的问题需要将描述微观世界的粒子物理与描述宇观世界的宇宙学结合起来。这一极大与极小的联系是21世纪物理学和天文学研究的一个新特点。

天马行文

我们平时所知的物质都是由原子组成，它们统称重子物质。然而，宇宙中并不是只有这些重子物质，另外还包括神秘的暗物质和暗能量。虽然暗物质和暗能量都带个“暗”字，但它们之间并没有直接的联系，这个“暗”表示它们不会与普通物质发生电磁作用，所以目前不能直接探测到它们。下面，就来简单说一下什么是暗物质，以及什么是暗能量。

暗物质

暗物质是一种物质，但不是由普通原子组成，可能是由弱相互作用大质量粒子组成。暗物质可以产生引力作用，但不产生电磁作用，所以现在还没办法被直接探测到。那么，为什么天文学家会认为宇宙中存在暗物质呢？

当年，天文学家在研究星系中的恒星绕星系中心的运动时发现，远离星系中心的恒星运动速度并没有大幅下降，而是保持不变。正常情况下，由于物质之间的引力作用，距离星系中心越远的恒星，其运动速度应该逐渐变慢。由于星系外围的恒星运动速度很快，这意味着星系中还存在一种能够产生引力的物质，否则星系就会分崩离析。于是，天文学家把这种神秘的物质称作暗物质。据估计，暗物质的含量是普通物质的5倍。

暗能量

暗能量是一种具有排斥作用的神秘能量，它们遍布在整个宇宙空间。此前，天文学家发现宇宙正在膨胀。由于引力作用，宇宙的膨胀速度应该会逐渐减慢。但天文学家却发现，宇宙的膨胀速度正在加快，这表明背后有一种驱动力，这就是暗能量。

据估计，暗能量占到宇宙质能的68%，它们在宇宙层面发挥主导性作用。不过，在小尺度下，还是物质之间的引力作用更强，所以诸如太阳系和银河系等结构可以稳定存在。

火星一号

可见的宇宙--包括地球、太阳、其他恒星和星系--是由质子、中子和电子组成的。可是这些普通的物质, 或者说这些重子物质, 却只占宇宙质量的不到5% 。

宇宙的其他部分似乎是由一种神秘的、看不见的暗物质(25%)和一种能够驱赶引力的被称为暗能量(70%)组成。

科学家还没有直接观察到暗物质。因为它不与重子物质相互作用, 对光和其他形式的电磁辐射是完全看不见的, 使得暗物质不可能通过当前的仪器被探测到。科学家们相信它存在是因为它对星系和星系团产生了引力效应。

根据标准物理学, 处于旋转螺旋星系边缘的恒星的运动速度应该远远低于那些靠近银河系中心的恒星。但是观测结果表明, 不管恒星在银河盘中的位置如何, 它们的运行速度大致相同。如果假设边界恒星正在感受到一个看不见的质量--暗物质的引力效应, 那么这个令人费解的结果是有道理的。

暗能量

更加神秘, 它在20世纪90年代的发现对科学家来说是一个彻底的打击。以前, 物理学家们认为引力的吸引力会随着时间的推移而减缓宇宙的膨胀。但是当两个独立的团队试图测量减速速度时, 他们发现膨胀实际上在加速。一位科学家把这个发现比作把一串钥匙扔向空中, 以为它们会掉下来——却看到它们直接飞向天花板。

科学家们现在认为, 宇宙的加速膨胀似乎是由量子波动产生的一种排斥力驱动的。更重要的是, 随着宇宙的膨胀, 力量似乎越来越强大。由于没有更好的名字, 科学家把这种神秘力量称为暗能量。

与暗物质不同, 科学家对暗能量没有合理的解释。根据一种观点, 暗能量是第五种, 也是以前未知的一种基本力, 它像流体一样充满整个宇宙。

许多科学家还指出, 暗能量的已知性质与宇宙学常数是一致的, 这是一个数学的补丁, 阿尔伯特 · 爱因斯坦在他的广义相对论理论中加入了一个数学方程, 使他的方程符合静态宇宙的概念。根据爱因斯坦的理论, 这个常数是一种排斥力, 它可以抵消引力, 防止宇宙坍塌。爱因斯坦后来放弃了这个想法, 因为天文观测显示宇宙正在膨胀, 称这个宇宙学常数是他的"最大的错误"

现在我们看到宇宙的膨胀正在加速, 加入暗能量作为宇宙学常数可以很好地解释空间-时间是如何被拉开的。但是这种解释仍然让科学家们对为什么这种奇怪的力量会存在一无所知。

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上海科技报科普问答主持人：主任记者吴苡婷

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。

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尽量避免用专业俗语解释这两个概念，以下就用白话说下我对暗物质和暗能量的认知！

首先来说暗物质和暗能量是如何被发现的。

科学家在观察遥远星系中的天体运动情况时发现一个异常现象，星系边缘的天体运动速度很快，而按照我们对星系的理解，越是远离星系中心，天体的运动速度就越慢！

星系边缘天体的运动速度如此之快，它们本应该直接脱离星系中心引力的控制飞到外太空，但事实上并没有。

这说明还有一股力量在拉拽着星系边缘的天体，这种力量就是暗物质产生的引力！

后来科学家们又发现，暗物质在宇宙里无处不在，它就像宇宙里的“胶水”，粘接着普通物质！而且暗物质占宇宙的20%，而普通物质只占了5%！

而暗能量更是占据了宇宙的75%，具有统治性地位。科学家们发现宇宙在加速膨胀，膨胀速度远超光速，而造成宇宙加速膨胀的力量就是暗能量，有些科学家认为暗能量就是不断衍生出来的虚无空间！

暗物质和暗能量占据了整个宇宙的95%，所以它们才是宇宙的统治者，而我们平时所见的普通物质只占了宇宙很小的一部分！

宇宙探索

暗物质和暗能量是在某一时空中时间静止时留下的物质能量，因为是在静止时间中，所以我们看不到，只能猜测有这种物质，所以暗物质和暗能量的形成是在于静止的时空中，静止时间所定格的那部分物质和能量就是暗物质，暗能量。下面来说说暗物质暗能量的来源。

先说说我们居住的时空维度吧，很多人认为我们是在三维空间中生活，因为这里有长度，宽度和厚度。但是其实我们是在四维空间中生活，因为我们生存的空间，不仅有长宽厚，还有时间这一维度，所以我们其实是居住在四维空间中。

我们在四维空间中每一刻都是一张静止的画面，这些静止的画面就是由静止的三维空间，我们活着到死亡是沿着时间曲线把这无数张静止画面连接起来。这些画面由一张现在，无数张过去组成，现在的画面不断变换，过去的画面不断增加。

宇宙中当物质速度到了光速时，时间将会是静止。而宇宙膨胀中很多都以光速移动，这就有不少时空因为速度达到光速而时间变静止，在时间静止这片区域内，有星体，尘埃等，但是因为时间静止，导致我们无法观测，看到的只是一片漆黑。

所以暗物质和暗能量的形成是在于静止的时空中，静止时间所定格的那部分物质和能量就是暗物质，暗能量。

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暗物质、暗能量虽然人类从未观测到它们的真身，但是它们一定是存在的，否则宇宙不会是这个样子，暗之所以暗，是因为它们不吸收光、不反射光、不辐射光，不与其它粒子发生相互作用，好像不存在于这个世界，像是透明的，但是却在这个世界中发挥着作用。

最早科学家发现星系或星系团外围的星体运动速度丝毫不减，这违反了万有引力定律，如果没有其它东西帮忙，这些星体早就被甩了出去，之后新的观测也证明了，诸如：宇宙微波背景辐射的各向异性温度的微弱起伏、引力透镜。暗物质才被证明存在。

暗能量与暗物质，它们好像是站在对立面。起初人们觉得随着宇宙的膨胀，就好像是踩了刹车一样，宇宙的膨胀速度最终要因为星系间引力作用而缓慢降速，所以距离我们远的星系远离我们的速度应该要慢一些，可是之后的发现刚好与这相反。

如果说暗能量在加速着宇宙膨胀，那么暗物质就是在与引力一道在对抗着这种加速膨胀，但是即便是它们两个加起来也不是暗能量的对手，宇宙仍然在加速膨胀。

如果做个比喻的话，暗物质就好像是一张蛛网，而暗能量就是拼命想撕裂蛛网的那个人。

个人浅见，欢迎评论！

本回答由一枚游戏科幻迷原创，感谢点赞关注，我们一起科幻想象、畅游宇宙！予人玫瑰，手有余香！

一枚游戏科幻迷

首先强调：暗能量，这本来为宇宙大爆炸找借口，我认为这是子虚乌有，况且至今没有任何证据。而暗物质，嫣然有太多的疑似证据。

不妨给一个假设与一个计算。假设暗物质是无处不在的真空场物质，可以看成一种体积波。其基本单元或量子是以光速波动的涟子。以氢原子模型为例，粒子明物质与空间暗物质是万有引斥力的平衡的两个侧面。关于万有引斥力的证明，在我的前文有详细证明。

假设引力来自质子自旋离心力对涟子的震荡，涟子像一根绳子，质子半径是绳子半径与涟子振幅A0=r=8.5e-15m。一节绳波是背景波长λ0=7.35cm，质量m0=1.26e-39kg。涟子体积V0=πr²λ0=3.14×(8.5e-15)²×0.0735=1.7e-29m³。涟子密度ρ0=m0/V0=1.26e-39/1.7e-29=7.4e-11kg/m³。