“失踪”的普通物质如何被发现 霍金博士论文开放引热议(2)

　　2015年，欧洲航天局的普朗克卫星就尝试绘制这种效应，但是由于星系之间的气体丝太微弱，那些暗淡的轮廓或斑点不能再普朗克地图上显示出来。此次，英国爱丁堡大学的Anna de Graaff研究小组发现，星系之间的区域的密度大约是周围空间的6倍，这些气态丝状物大约可以占到宇宙中普通物质的30%。法国奥赛天文物理研究所的科学家团队计算出的结果略低于这个水平，但两方面的数据是一致的。由此证明，那些失踪的物质并没有丢失，而是隐藏在那些气体丝中。

　　尽管这个发现可以部分解决那个长期存在的谜题,但还有一部分普通物质没有被找到，有观点认为剩余部分由其他物质诸如暗物质或暗能量组成。普通物质尚且如此神秘，与之共同构成宇宙的暗物质和暗能量则更加深不可测。

　　暗物质和暗能量

　　暗物质主要是指宇宙中不发出任何辐射的物质，它不能被探测，但存在引力作用。由于暗物质不发光、不发出电磁波且不参与电磁相互作用，许多人猜测中微子可能就是暗物质。但已经有研究表明，中微子是热暗物质，而宇宙暗物质主要是冷暗物质，因此该猜测很可能被驳倒。由于暗物质的一些特殊性质，现在很难揭开它的真实面目。

　　但是，人类探索的脚步从未停止。尽管目前尚无直接证据证明暗物质存在，但它在理论上有着重要作用。2013年华裔诺贝尔物理学家获得者丁肇中领导的研究组宣布他们的实验数据与暗物质粒子碰撞的理论值一致，但这一发现最终被判定不足以证明暗物质存在。现在，四川的锦屏地下实验室、暗物质卫星科研团队的“悟空”号和欧洲大型强子对撞机（LHC）都在开展证实暗物质的存在的研究。

　　相比暗物质，暗能量更加神秘。粒子物理学、弦理论、宇宙学专家丽莎·兰道尔在《暗物质与恐龙》一书中指出，暗能量不是物质，它仅仅是能量。暗能量的分布总是均匀，渗透于宇宙的各个角落。人类无法通过辐射的方法探测到暗能量，它不像暗物质具有引力，而是具有斥力。不过， “宇宙膨胀加速”这一现象可以证明其存在，而暗能量的斥力作用也可以用来解释宇宙的膨胀。2011年，S.Perlmutter、B.P.Schmidt、和A.G.Riess因证实宇宙加速膨胀而获得诺贝尔物理学奖。此外，宇宙的平直性（即宇宙在大尺度结构上是平直的）也能够证明暗能量的存在。理论上的宇宙物质密度应该等于大爆炸理论中的临界密度，但普通物质和暗物质相加后远远达不到这一数值，因而推测出不足的部分就是暗能量。

　　普通物质、暗物质和暗能量如此神秘，那究竟是怎么产生的呢？这就要从宇宙大爆炸说起。

　　“宇宙大爆炸”理论的产生和发展

　　宇宙源于奇点所发生的大爆炸，这个爆炸过程被称为宇宙大爆炸，对此进行描述的理论称为宇宙大爆炸理论。这一理论认为，宇宙起源于大爆炸，而普通物质、暗物质和暗能量也都是在大爆炸中诞生。

　　事实上，宇宙大爆炸早已不是科幻描述。在哈勃定律和宇宙膨胀现象的指引下，比利时天文学家勒梅特于1927年 提出宇宙起源一个致密的“原点”，其爆炸产生了我们今天的宇宙。1948年，伽莫夫发表αβγ论文从而建立“大爆炸宇宙”的理论。宇宙大爆炸理论的主要内容是：从奇点爆炸到其后的普朗克时间（时间量子间的最小间隔）内，物理规律失效，之后进入大统一阶段，物质和能量可以互相交换， 电磁力、弱核力、强核力和引力四种作用力统一。随着宇宙膨胀和温度下降，出现夸克、反夸克和光子。而后进入核合成时代，逐步出现轻子、质子和中子，然后形成氦核，并且逐步演化出我们当今的宇宙。

　　大爆炸理论提出之初非但没有得到科学界的支持，当时还遭受到讽刺。比如“大爆炸”一词，就是英国天文学家霍伊尔为了说明伽莫夫理论的荒唐而取的带有贬义色彩的词语。甚至伽莫夫自己也对该理论也信心不足，最终放弃了对宇宙大爆炸理论的研究，转而研究分子生物学。不过，经过近百年的发展，宇宙大爆炸理论获得了许多证据的支持，成为了一个流行的理论。