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文 | 陈思进之前用了两篇谈了暗物质，接下来将再用二、三篇的篇幅来谈一下与暗物质相关的暗能量与反物质。
1929年，爱德文·哈勃（Edwin Hubble，美国天文学家，星系天文学之父）发现距离我们远处的星系，都在迅速地离我们而去。
哈勃认为，这说明宇宙的空间正在扩大延伸。
不过，当时的科学家相信，这样的扩张会渐渐地慢下来，就像我们往空中抛出一个物体，最终会在万有引力的作用下返回地面一样。
因此，星系之间的引力也不例外，扩张最终应该会慢下来的，然后以某种形式达到平衡。
这听上去很符合常识吧，不过，且慢。
上世纪的1994年，有两个科学团队（“超新星宇宙学计划”和“高红移超新星搜索队”）开始对宇宙的扩张速度进行测量研究。
他们原本的计划很简单，从团队的名字便可知晓，是想利用超新星测距的可行性，顺带验证一下宇宙减速膨胀的猜想，即想观测一下宇宙的扩张速度是否真的减慢下来。
到了1998年，两个团队的研究结果相继出来了。
使用超新星来测距确实可行，但是，出现了一个新问题：在正常情况下，实际测量的误差会均匀分布在理论距离附近，可能偏大，也可能偏小。
然而，这两个团队观察结果却表明，几乎全部观测距离都要比理论距离要大，而且呈现出距离越远，差距越大的现象。
这就首先说明了肯定不是测量误差导致的，一定是理论模型出现了问题：超新星的实际观测的距离，要比预计的位置更遥远，而且实际观测的亮度也比理论的预测要暗一些。
也就是说，戏剧性的一幕来了，他们都发现宇宙的扩张速度非但没有减慢，反而变得更快了！那些可观测的星系，正以光速一般（甚至更快）地速度远离我们。
这就好似我们往空中抛出的物体，从离开你手中的那一刻开始，越来越快地远离，而再也回不到地面了……后来，科学家经过反复计算，算出了我们的宇宙在大概60亿年前左右，从减速膨胀变为加速膨胀，这个结果和两个团队得出的数据相符合。
于是，2011年，超新星宇宙学计划团队负责人索尔·珀尔马特（Saul Perlmutter）荣获诺贝尔物理学奖的一半奖项，另一半奖项则由高红移超新星搜索队团队的两位负责人布莱恩·施密特（Brian Schmidt）与亚当·里斯（Adam Riess）共同获得。
新生研讨课课题报告课题—暗物质与暗能量报告题目暗能量的解释，存在证据和理论模型介绍作者徐康宁一、暗能量的引出爱因斯坦在建立了广义相对论不久，就将其应用到宇宙学研究。
为了建立一个静态的宇宙学模型，爱因斯坦引进了宇宙学常数项Λ，试图建立一个静态的宇宙模型该模型存在两个问题：1）爱丁顿在该模型提出不久就发现该模型是不稳定的。
只要存在一个很小的扰动，该模型的静态条件就会被破环。
2）哈勃发现哈勃红移，证实宇宙确实在膨胀，而不是一个静态的宇宙。
Λ项因此曾被舍弃掉，并在很长一段时间里学术界普遍把其设为零。
但近些年的研究和观测结果又表明确实存在不为零的宇宙学常数可以解释某些现象。
问题由此而来，宇宙学常数究竟只是一个没有意义的数字还是有其物理本质。
通常认为宇宙常数项的贡献与暗能量有关。
二、暗能量存在的相关证据及由此得到的结论宇宙暗能量的研究是当今宇宙最重要的研究课题之一。
它的观测首先来源于 1998 年对 Ia 型超新星的观测，该观测表明现今的宇宙处于加速膨胀阶段。
后来通过宇宙微波背景辐射的观测，宇宙大尺度结构的观测，以及宇宙重子振荡， 弱引力透镜，伽玛暴等观测都证实了该加速膨胀的存在。
1）Ia 型超新星的观测1998年，高红移超新星搜索队观测组发表了Ia 型超新星的观测数据，显示宇宙在加速膨胀。
对遥远的超新星所进行的观测表明,宇宙不仅在膨胀,而且与想象中的不一样,在加速膨胀.在标准宇宙模型框架下,爱因斯坦引力场方程给出äa =- 4πG(ρ + 3p)3(其中 a 是宇宙标度因子，为t 的函数,G 为引力常数,p 和 ρ分别为宇宙中物质的压强和能量密度 )由加速膨胀 ä>0，联系上述方程可得压强为负即p <−ρ3 而由于通常的辐射，重子和冷暗物质的压强都是非负的， 所以当今宇宙必定由一种未知的负压物质所主导，通常称之为暗能量。
即暗能量的(有效)物态是负的，而且至少要小于-13，这样才有可能导致宇宙的加速膨胀(宇宙学常数模型给出暗能量的状态方程参数ω=-1)○1 2）微波背景辐射(CMB)微波背景辐射的研究,精确地测量微波背景涨落揭示宇宙是平坦的○2, 即宇宙中物质的总密度等于临界密度ρc =4 . 05 × 10-11 (eV)4。
暗物质与暗能量什么是暗物质暗物质（Dark Matter）是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。
暗物质的密度非常小，但是数量非常庞大。
自从牛顿发现了万有引力定律以来, 人们就一直尝试用引力理论来解释各种天体的运动规律, 在这个过程中, “暗物质”的概念很早就已经形成了。
现代意义下的暗物质概念是瑞士天文学家家弗里兹·兹威基（Fritz Zwicky）早在1933 年研究后发星系团中星系运动的速度弥散时就提出来了。
他根据所测得的星系速度弥散并应用维理定理得到了后发星系团的质光比, 发现其比太阳的质光比要大400 倍左右。
1934 年，他在研究星系团中星系的轨道速度时，为了解释“缺失的物质”问题而正式提出了暗物质的概念．但当时并没引起太多的关注，直到40 年后，人们在研究星系中恒星的运动时遇到类似的困难: 人们发现如果仅考虑可见( 发光) 物体彼此之间的相互吸引力，那么各式各样的发光天体( 包括恒星、恒星团、气状星云，或整个星系) 运动的速度要比人们预想的快一些。
暗物质存在最直接的证据来自于漩涡星系旋转曲线的测量。
通常测量的旋转曲线在距离星系中心很远的地方会变平, 并且一直延伸到可见的星系盘边缘以外很远的地方都不会下降。
如果没有暗物质存在, 很容易得到在距离很远的地方旋转速度会随距离下降: v(r)= GM(r)! r ∝1!r因此, 平坦的旋转曲线就意味着星系中包含了更多的物质。
2003 年，Wilkinson 微波背景各向异性探测( WMAP) 、Sloan数字巡天( SDSS) 和最近的超新星( SN) 等天文观测以其对宇宙学参数的精确测量，进一步有力地证实了暗物质的存在．这在人类探索宇宙奥秘和物质基本结构的道路上无疑是一个光辉的成就．最新数据显示，在宇宙能量构成中，暗能量占72%，暗物质占23%，重子类物质只占了5%左右．暗物质的探测暗物质的探测可以分为如下3 种方法。
探秘宇宙黑暗物质与暗能量的本质与研究进展1. 引言1.1 概述宇宙黑暗物质和暗能量是当前天体物理学和宇宙学研究中最为重要的两个课题。
自从二十世纪九十年代以来，科学家在观测和理论方面取得了突破性的进展。
黑暗物质与暗能量的研究是为了解释宇宙中观测到的各种现象和规律，进一步深化人类对宇宙结构、演化和本质的认知。
1.2 研究背景在过去几十年中，天文学家通过多种方法，如星系旋转曲线、引力透镜效应等观测手段，发现了大量无法通过常规物质解释的现象。
这些观测数据表明，在我们所见到的物质之外，存在着巨大数量的黑暗物质，并且宇宙正在以加速度膨胀。
为了解释这些现象，科学家提出了黑暗物质与暗能量的概念，并进行了深入研究。
1.3 目的及意义本文旨在探讨和总结目前关于黑暗物质和暗能量本质的研究进展，介绍它们的定义、特征以及被发现的历程。
同时，重点分析当前研究中存在的挑战，并提出未来可能取得突破性进展的方向。
通过对黑暗物质和暗能量本质的深入探索，我们可以更好地理解宇宙结构形成和演化的规律，推动天体物理学和宇宙学领域的发展。
最终，这也有助于人类对整个宇宙认知水平的提升。
2. 宇宙黑暗物质的本质与研究进展：2.1 定义与特征：宇宙黑暗物质是指一种无法直接观测到的物质，不发出、不吸收任何电磁辐射，与普通物质（如星体和行星）没有相互作用。
然而，通过对其引力效应的观测和分析，科学家们得出了关于宇宙黑暗物质存在的强有力证据。
宇宙黑暗物质在整个宇宙中占据着巨大比例，并且对于维持宇宙结构、星系形成以及宇宙演化等过程具有重要作用。
2.2 观测方法与发现历程：对于宇宙黑暗物质的研究主要依赖于间接观测手段。
其中，天体运动观测是最早也是最为经典的方法之一——通过监测星系或者星系团内恒星运动速度的变化来推测存在于这些星系或者星系团中的额外物质。
此外，在背景辐射剩余波谱（Cosmic Microwave Background, CMB）的观测中，科学家们也发现了关于宇宙黑暗物质的重要证据。
暗物质和暗能量对宇宙学理论的挑战暗物质和暗能量对宇宙学理论的挑战主要体现在以下几个方面：暗物质和暗能量的存在及其性质一直是天体物理学和宇宙学中的一个谜题。
尽管通过多种天文观测手段（如微波背景辐射、星系旋转曲线、引力透镜效应等）间接证实了它们的存在，但其具体本质仍然未知[1][7][12]。
例如，暗物质不参与电磁相互作用，因此无法直接探测到，只能通过引力效应来推断其存在[16]。
而暗能量则被认为是导致宇宙加速膨胀的主要原因，但其状态方程参数w的确定仍存在争议暗物质和暗能量的存在颠覆了传统的粒子物理和宇宙学标准模型。
例如，暗能量可能是一种动力学场，而不是静态的能量常数，这需要新的理论框架来解释[8][24]。
此外，暗物质粒子的假设也使得我们对宇宙的基本组成有了新的认识，例如中微子被认为是暗物质的一种候选者[5]。
暗能量和暗物质的研究不仅推动了天文学的发展，还可能引发一场物理学革命。
一些科学家认为，要成功解释宇宙加速膨胀的现象，很可能需要一场基础物理的革命。
例如，有研究提出修改引力理论或引入高阶导数来解决这些问题暗能量和暗物质的研究对于理解宇宙的最终命运至关重要。
暗能量加速膨胀导致超星团以外的结构无法形成，未来是否会停止加速膨胀尚不清楚[10]。
同时，暗物质的存在及其特性对星系和宇宙大尺度结构的形成也有重要影响对于暗物质和暗能量的研究，科学家们提出了多种假设和理论模型。
例如，有研究认为暗能量可能是空间本身的一种属性，随着空间的膨胀而增加。
另外，量子引力和物质时空统一理论有望为这些基本问题提供更深刻的认识总之，暗物质和暗能量对宇宙学理论提出了巨大的挑战，促使科学家们不断探索新的理论和方法以揭示其本质。
这些研究不仅丰富了我们对宇宙的认识，也可能带来一场重大的科学革命暗物质和暗能量的具体性质是什么，它们如何影响宇宙学理论？暗物质和暗能量是现代宇宙学研究中的两个关键概念，它们对理解宇宙的结构和演化具有重要意义。
暗物质暗物质 Dark material【Jeremiah P. Ostriker和Paul Steinhardt 著Shea 译】几十年前，暗物质(dark matter)刚被提出来时仅仅是理论的产物，但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。
暗物质的总质量是普通物质的6倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同时更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。
暗物质的本质现在还是个谜，但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话，那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致。
不过，最近对星系以及亚星系结构的分析显示，这一假设和观测结果之间存在着差异，这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地。
通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究可以区分这些潜在的暗物质模型，为暗物质本性的研究带来新的曙光。
大约65年前，第一次发现了暗物质存在的证据。
当时，弗里兹·扎维奇（Fritz Zwicky）发现，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上，否则星系团根本无法束缚住这些星系。
之后几十年的观测分析证实了这一点。
尽管对暗物质的性质仍然一无所知，但是到了80年代，占宇宙能量密度大约20%的暗物质以被广为接受了。
在引入宇宙暴涨理论之后，许多宇宙学家相信我们的宇宙是平直的，而且宇宙总能量密度必定是等于临界值的（这一临界值用于区分宇宙是封闭的还是开放的）。
与此同时，宇宙学家们也倾向于一个简单的宇宙，其中能量密度都以物质的形式出现，包括4%的普通物质和96%的暗物质。
但事实上，观测从来就没有与此相符合过。
虽然在总物质密度的估计上存在着比较大的误差，但是这一误差还没有大到使物质的总量达到临界值，而且这一观测和理论模型之间的不一致也随着时间变得越来越尖锐。
当意识到没有足够的物质能来解释宇宙的结构及其特性时，暗能量出现了。
暗能量和暗物质的唯一共同点是它们既不发光也不吸收光。
暗物质与暗能量摘要本文通过宇宙大爆炸理论引入暗物质与暗能量，并介绍了暗物质和暗能量，列举了目前研究暗物质暗能量的研究模型，简述了暗物质暗能量对宇宙未来发展的影响。
关键词宇宙大爆炸、暗物质、暗能量一、暗能量、暗物质起源宇宙的起源和演化问题一直是科学研究最活跃的领域之一，牛顿提出了无限宇宙模型，爱因斯坦根据相对论的基本原理建立起有限无边的宇宙模型；哈勃定律确证了整个宇宙处于的膨胀状态，伽莫夫和他的同事提出了大爆炸宇宙理论，经过百年的发展人们以普遍接受宇宙大爆炸理论，即认为原始的宇宙是一个奇点，现在的宇宙时空正是从这个奇点爆炸出来的。
宇宙是大约150亿年前由温度极高且密度极大、体积极小的物质迅速膨胀形成，是一个由热到冷，由密到稀不断膨胀的过程，尤如一次规模极其巨大的大爆炸，大爆炸之后的宇宙一直在膨胀着。
但是这个模型遗留了很多问题，如理论上宇宙应该是减速，但实际观察结果却发现实际的宇宙正在加速膨胀，因此提出了暗能量，宇宙在暗能量的推动下进行着膨胀。
暗物质的概念也源于大爆炸理论。
根据大爆炸理论可以推算发生大爆炸所对应的物理能量、以及宇宙间应有的物质总量。
按着这个理论如果宇宙每10亿年膨胀5％一10％的话，那么哈勃望远镜所能够探测到的宇宙的总成份加起来比用以阻止膨胀的临界值的4％还少。
这就是说，宇宙的总成份应是迄今所能观测到的重物质的25倍还多，如果这一理论正确的话，宇宙中还应有90％以上的物质尚未被发现。
除去73％的暗能量外，宇宙中还应存在着大量的暗物质。
【1】通过对球状星系观察螺旋速度证明了其存在，但是迄今为止还未真正的探测到暗物质，目前认为中微子为暗物质的一种二、暗能量、暗物质暗物质是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。
暗物质的密度极小，但是数量非常多。
暗物质无法直接观测到，但它有显著的引力效应，他能干扰星体发出的光波或引力。
暗能量是一种充溢空间的、增加宇宙膨胀速度的难以察觉到能量形式。
