科普關注：宇宙“暗”主宰？

央視國際 2004年03月02日 15:35

　　近日，記者就暗物質和暗能量研究進展採訪了有關專家學者。

　　中國科學院院士、理論物理學家何祚庥認為，眾多科學家多年來孜孜以求的暗物質、暗能量被證實存在，並且在宇宙中佔有很大比重，這一方面將推動物理學定律研究自宏觀到微觀之後進入宇觀，另一方面，必將推動物理學發展醞釀形成第五次大突破。

　　暗物質：看不見但有引力

　　得知記者對暗物質及暗能量的好奇心之後，中國科學院國家天文臺研究員趙永恒特意向記者進行了科普。

　　他説，普通物質是那些在一般情況下能用眼睛或借助工具看得著的東西，近如身邊的一草一木，遠如夜空的繁星點點，都是人們所熟知的。而在65年前，科學家通過天文觀測和理論研究發現，其實在宇宙中，除了普通物質之外還存在著神秘的不可視的暗物質。普通物質總是能與光發生相互作用，抑或在一定的條件下自身就能發光。也就是説，即使普通物質藏身於最黑暗的角落，只要人們拿上手電筒照上一照，總能發現它們。但暗物質恰恰相反，它根本不與光發生作用，更不會發光。因為不發光、與光不發生作用，所以在天文上用光的手段絕對看不到暗物質，不管是電磁波、無線電，還是紅外射線、伽馬射線、X射線，統統這些光的方法都毫無用處。但是暗物質能感覺到，不是靠光，而是靠引力。

　　現在人們對暗物質的認識是，它起到的惟一的作用就是引力作用。萬物之間存在萬有引力，暗物質就是通過物質的這一特性才被發現的。趙永恒説，太陽系有九大行星圍繞太陽旋轉，越往外其轉動的速度越低，比如地球繞日速度是每秒30公里，高於火星，而火星的速度又高於位於它之外的木星，這是典型的中間有一顆大恒星的行星系表現。但科學家在觀測宇宙其他一些星系（包括銀河系）中的恒星運行速度時，發現越往外，圍繞中心的速度並不都是衰減下去，而是和內圈恒星的速度差不多。這與越往外，物質越少，引力也越小，速度也應該越低的常規不符。由此可以反推，此時雖然外圈的那些能被直接觀測到、數出來的星星數目變少了，但其實內部的物質數量並沒有減少，引力也沒有變小，只不過觀測不到而已，因此這些物質被稱為“暗物質”。

　　那暗物質的物理組成到底是什麼？這一問題是目前研究的熱點之一。科學家們早先推測它可能由一種不帶電的、質量很輕的、數目繁多的中微子構成，中微子的運動速度很快，可稱之熱暗物質；相對的，候選者還有可能是種質量大的、運動慢、引力大的冷暗物質粒子。天文學家後來在實際的觀測和計算當中發現，答案更傾向於後者。冷暗物質粒子很可能是宇宙早期遺留下來的穩定、弱作用的重粒子（WIMP）。