什么是暗物质和暗能量？

暗物质和暗能量是科学中最大的谜题之一。虽然我们看不见它们，但科学家认为它们构成了宇宙的大部分。普通物质——组成恒星、行星和人类的东西——实际上只占宇宙中一切事物的约5%。暗物质约占27%，暗能量则占到惊人的68%。这两种看不见的力量共同塑造着宇宙的面貌和运行方式。

暗物质之谜

暗物质之所以得此名称，是因为它不发出任何我们能探测到的光或能量。科学家最早在20世纪30年代开始怀疑暗物质的存在，当时天文学家弗里茨·兹威基注意到，星系团中的星系运动速度远比预期快。一定有什么看不见的东西在用额外的引力拉着它们。虽然我们无法直接看到暗物质，但我们可以观察到它对周围物体的影响。它就像一种无形的胶水，帮助星系维持完整。

科学家怎么知道暗物质是真实存在的？

科学家有几条线索证明暗物质存在，尽管他们既摸不到也看不见它。当他们测量恒星在星系中心周围的运行速度时，外圈恒星的速度太快，仅靠可见物质的引力无法让它们留在轨道上。暗物质提供了额外的引力，使那些恒星不会飞离星系。科学家还能观察到暗物质弯曲来自遥远星系的光，这种效应叫做引力透镜。光线的这种弯曲证明，那里存在着某种质量巨大但却看不见的东西。

什么是暗能量？

暗能量比暗物质更加神秘。它是一种似乎在将宇宙推开、使其随时间越来越快膨胀的力量。科学家在1998年发现了暗能量，当时两个天文学家团队发现遥远的超新星比预期的更暗。这意味着宇宙不仅在膨胀，还在加速膨胀——这是一个巨大的惊喜。没有人确切知道暗能量是什么，但它是整个宇宙中最丰富的东西。

膨胀的宇宙

1929年，天文学家埃德温·哈勃发现宇宙正在膨胀，也就是说各星系正在彼此远离。多年来，科学家认为引力会慢慢将所有东西拉回一起，或者至少会减缓膨胀。但暗能量的发现表明，情况恰恰相反。膨胀实际上越来越快，就像一个沿着坡道越滚越快的球。科学家认为，数十亿年来，暗能量一直在推动宇宙向外膨胀。

暗物质和暗能量为什么重要

理解暗物质和暗能量很重要，因为它们掌控着整个宇宙的命运。如果暗能量继续推动一切向外扩张，宇宙将永远持续膨胀，最终变得极其寒冷而空荡。暗物质决定了星系如何形成以及它们在宇宙中的位置。没有暗物质，我们今天看到的星系——包括我们的银河系——可能根本不会形成。这些看不见的力量是理解宇宙如何运作的关键。

科学家如何研究看不见的东西

由于暗物质和暗能量是看不见的，科学家必须非常有创意地研究它们。他们使用强大的望远镜来绘制星系在宇宙中的分布图，寻找由暗物质引起的规律。地下深处的实验室拥有专门设计的探测器，用来捕捉穿过地球的暗物质粒子。2023年发射的欧几里得望远镜等太空任务正在绘制详细的宇宙地图，以更多地了解暗能量。每一个新发现都让科学家离解开这些宇宙谜题更近一步。

我们还不知道什么

关于暗物质和暗能量，还有太多东西需要学习。科学家们已经搜寻了几十年，但仍不知道暗物质粒子是由什么构成的。他们也不理解暗能量为什么存在，或者是什么使它推动宇宙向外扩张。一些科学家认为暗能量可能会随时间变化，而另一些人认为它保持不变。解开这些谜题是科学中最伟大的挑战之一，而答案可能会改变我们对宇宙的一切认知。