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11、广义相对论的几个疑难问题1、暗物质的本质：现代宇宙学观测表明宇宙中存在暗物质和暗能量。
但是它们的起源仍然是个谜。
我们能找到的普通物质仅占整个宇宙的4%，各种测算方法都证实，宇宙的大部分是不可见的。
要说宇宙中仅仅就是暗色尘云和死星体是很容易的，但已发现的有力证据说明，事实并非如此。
正是对宇宙中未知物质的寻找，使宇宙学家和粒子物理学家开始合作，最有可能的暗物质成分是中微子或其它两种粒子：neutralino和axions（轴子），但这仅是物理学的理论推测，并未探测到，据认为，这三种粒子都不带电，因此无法吸收或反射光，但其性质稳定，所以能从创世大爆炸后的最初阶段幸存下来。
天文学家已经证明：宇宙中的天体从比我们银河系小100万倍的星系到最大星系团，都是由一种物质形式所维系在一起的，这种物质既不是构成我们银河系的那种物质，也不发光。
这种物质可能包括一个或更多尚未发现的基本粒子组成，该物质的聚集产生导致宇宙中星系和大尺寸结构形成的万有引力。
同时，这些粒子可能穿过地面实验室。
美国能源部LANL实验室的液体闪烁体中微子探测器、加拿大Sudbury中微子观测站和日本超级神冈加速器实验的最新结果给出有力的证据：中微子以各种形式“振荡”，因此必定会具有质量。
虽然质量很小，但宇宙中大量的中微子加起来可使总的质量达到相当高。
美国费米国家实验室新的加速器实验MiniBooNE和MINOS将研究中微子震荡和中微子质量。
尚未发现的其它粒子有可能存在，例如一种称为超对称的新对称理论预言有一种大的新类型的粒子，其中有些可解释暗物质。
现正在费米实验室TeV能级加速器进行的和计划在CERN正建造的大型强子对撞机（LHC）上开展的实验，以及地下低温暗物质寻找和空间利用伽马射线大面积天体望远镜所进行的实验，目的都是要寻找超对称粒子。
阿尔法磁谱仪（AMS）安装在国际空间站上，寻找反物质星系和带有我们星系多数质量的神秘暗物质的任何证据。
朋友们，今天我们要讨论的话题是关于世界真实面貌的。
为什么要讨论这个话题呢？因为我之前已经提到过，人类目前所能看到和感知到的世界只占真实世界的4%，而剩下的96%构成了一个未知的世界，我们完全无法感知。
今天我们要讨论的是占这96%的一部分——神秘的暗物质。
暗物质之所以被称为暗物质，是因为我们既看不见它，也察觉不到它的存在。
暗物质与我们根本不发生电磁作用，就好比我们的眼睛只能感知可见光这种电磁波。
我们的感觉基于电磁力，就像当两只手碰在一起时，这是我们通过触觉对电磁力的感知。
但是从微观的角度来看，你的两只手的原子根本不会碰到一起，即使你用多大的力也没有办法接触到。
一旦接触到了，你手的化学性质就会改变。
因此我之前教过大家，老朋友问你，你在结婚之前碰过多少个女人？你可以信誓旦旦地说，我从没碰过任何一个女人，这是个谎言，天打五雷轰，我豁出避雷针也会被劈到。
理论上讲，你甚至连她都没碰到过，纯粹只是力和力的作用。
所以说，暗物质与我们没有力学上的作用，即使成吨的暗物质穿过我的大脑，我也察觉不到。
这里有朋友可能会问，既然我们看不见也察觉不到暗物质，那我们怎么知道它的存在呢？这是因为暗物质与我们唯一发生作用的力就是万有引力。
因此当天文学家观测宇宙天体的运行时，会发现一些不正常的现象。
比如说我们的太阳系，离太阳最近的行星是水星，根据质量越大的行星离太阳越近，所受到的引力就越大。
因此水星会以更快的速度绕太阳转，它需要产生更大的力以对抗太阳的引力。
而距离太阳最远的行星是海王星，它受到的太阳引力较小，所以它的运转速度较慢。
然而当我们观测银河系时，情况完全不同。
在银河系的外围和内围，行星的转速几乎相同，甚至有些地方转速比内圈还快。
按照理论推测，如果行星这样运行，就像滑冰时转得太快会摔倒一样。
然而这么多年过去了，我们观测银河系，却没有发现任何异常。
因此可以得出结论，在银河系周围一定存在一个更大的引力，它将所有星系朝向中心点拉拢。
天文学概念知识：宇宙学中的暗物质和暗能量的物理意义在宇宙学研究中，暗物质和暗能量是两个极其重要的概念。
它们对于我们理解宇宙的演化和结构都有着至关重要的意义。
本文将从物理意义和研究进展两个方面来探讨暗物质和暗能量的相关问题。
一、物理意义1.暗物质暗物质是宇宙中一种尚未被发现的物质，因其不与电磁波相互作用，所以不能被直接观测到。
目前，对于暗物质的存在、组成、性质等还存在很多未知的问题。
但通过对宇宙学和天体物理学的研究，我们可以借助间接观测的手段，来推测暗物质存在的证据。
暗物质的物理意义，在于它对宇宙的形成和演化起到了重要的作用。
宇宙的加速膨胀、星系的旋转速度、星系团的质量、宇宙微波背景辐射等现象，都表明暗物质存在，并且它是构成宇宙90%以上物质的主要组成部分。
只有理解暗物质，我们才能更好地研究宇宙的结构和演化，推理宇宙的结构演化史和未来的发展方向。
2.暗能量暗能量是宇宙中一种压强为负的能量形式，它的存在使得宇宙加速膨胀。
相比之下，普通的物质（如可见星系中的星体、尘埃和气体等）和辐射（如宇宙射线、X射线、光、微波辐射等）对宇宙的加速膨胀都是起减速作用的。
目前，对于暗能量的本质还没有达成共识，它的产生和由何种粒子、能级等组成依然存在着很多科学家的争议。
暗能量的物理意义，在于它对宇宙学研究及宇宙的演化方向产生了重大影响。
它是宇宙演化的基础性驱动力，改变了宇宙膨胀的性质，推动了未来的宇宙演化，影响了宇宙的总体结构。
加速膨胀的宇宙具有不同于减速膨胀（或收缩）宇宙的性质，这意味着对于宇宙与普遍理论的关系、物理规律的变化和宇宙结构的表现等都带着新的挑战和机遇。
二、研究进展1.暗物质经过几十年的研究，暗物质的存在已经被普遍接受，并在很多宇宙学理论和模型中被广泛应用。
但暗物质的本质至今仍然未被确认。
目前，关于暗物质性质的研究主要有两种思路：一是探测暗物质的粒子性质（暗物质粒子研究），二是通过观察宇宙的结构和演化，对暗物质的性质做出推测（宇宙学研究）。
太空基础知识题库单选题100道及答案解析1. 第一个进入太空的人类是（）A. 加加林B. 阿姆斯特朗C. 杨利伟D. 万户答案：A解析：尤里·加加林是第一个进入太空的人类。
2. 地球位于太阳系中的（）A. 水星轨道和金星轨道之间B. 金星轨道和火星轨道之间C. 火星轨道和木星轨道之间D. 木星轨道和土星轨道之间答案：B解析：地球位于太阳系中金星轨道和火星轨道之间。
3. 以下哪种天体不属于恒星？（）A. 太阳B. 织女星C. 天狼星D. 月球答案：D解析：月球是地球的天然卫星，不是恒星。
4. 太阳系中体积最大的行星是（）A. 木星B. 土星C. 天王星D. 海王星答案：A解析：木星是太阳系中体积最大的行星。
5. 以下关于彗星的说法，错误的是（）A. 彗星由彗核、彗发和彗尾组成B. 彗星的轨道通常是椭圆形C. 彗星的彗尾总是朝向太阳D. 哈雷彗星的周期约为76 年答案：C解析：彗星的彗尾总是背向太阳。
6. 太阳的能量主要来自于（）A. 核聚变B. 核裂变C. 化学燃烧D. 引力收缩答案：A解析：太阳的能量主要来自于内部的核聚变反应。
7. 月球表面众多的环形山主要是由（）造成的A. 火山喷发B. 小行星撞击C. 地震D. 风力侵蚀答案：B解析：月球表面的环形山大多是由小行星撞击形成的。
8. 人类发射的第一颗人造卫星是（）A. 东方红一号B. 伴侣一号C. 斯普特尼克一号D. 伽利略卫星答案：C解析：斯普特尼克一号是人类发射的第一颗人造卫星。
9. 以下哪种现象不是由于地球自转引起的？（）A. 昼夜交替B. 时差C. 四季更替D. 水平运动物体的偏转答案：C解析：四季更替是由于地球公转引起的。
10. 太阳系中拥有最多卫星的行星是（）A. 木星B. 土星C. 海王星D. 天王星答案：A解析：木星拥有众多的卫星。
11. 恒星的颜色与其（）有关A. 质量B. 体积C. 温度D. 距离答案：C解析：恒星的颜色主要取决于其表面温度。
宇宙的黑暗面;神秘的暗能量和暗物质在探索宇宙的深邃时，我们常常会遭遇到一些神秘的现象和力量，其中包括暗能量和暗物质。
这些被称为宇宙的黑暗面的存在，对于我们对宇宙结构和演化的理解起着至关重要的作用。
首先，让我们来谈谈暗物质。
暗物质是一种神秘的物质形式，它不发出、不吸收任何电磁辐射，因此无法直接观测到。
然而，通过对宇宙中星系旋转速度和引力对物质运动的影响等现象的观测，科学家们认为暗物质占据着宇宙绝大部分的物质组成。
暗物质的存在使得星系能够保持稳定，并且对宇宙的大尺度结构产生了深远的影响。
尽管科学家们还未能准确揭示暗物质的真实本质，但其存在对于我们理解宇宙的重要性不言而喻。
除了暗物质，还有一种称为暗能量的神秘力量同样引起了科学界的极大兴趣。
暗能量被认为是一种反重力的力量，它导致宇宙的膨胀加速。
事实上，暗能量占据了宇宙中绝大部分的能量密度，对宇宙的演化产生了巨大的影响。
暗能量的存在使得宇宙的加速膨胀变得更加神秘和复杂，科学家们一直在努力寻找能够解释暗能量本质的理论和观测证据。
在宇宙的黑暗面中，暗能量和暗物质的存在成为了我们探索宇宙奥秘的关键。
它们的存在挑战着我们对宇宙的传统理解，并驱使着科学家们不断探索、提出新的理论和进行观测实验。
虽然我们对暗能量和暗物质的本质仍知之甚少，但正是这种未知的力量和现象，激励着人类永不停止的追求知识的精神。
在宇宙的黑暗面中，暗能量和暗物质如同神秘的幕后推手，默默地塑造着宇宙的结构和演化。
它们的存在提醒着我们，宇宙之大，我们所知甚少，而探索宇宙的奥秘将永远是人类探索的终极目标。
愿我们能够持续努力，揭开宇宙黑暗面的神秘面纱，更深入地理解宇宙的奥秘。
弦理论探索：穿越维度弦理论的基本介绍弦理论是一种寻求解释自然界基本粒子与力的理论，该理论认为所有基本粒子并非是零维度的，而是细小且具有能量的弦状对象。
这些弦可以振动，不同模式的振动对应不同的基本粒子，包括了我们所熟知的质子、中子、电子等。
弦理论的一个重要假设是空间不止存在三个维度，还可能存在额外的紧缩维度。
弦理论的基本思想是将所有基本粒子和力都看作是弦的振动模式。
不同的振动模式会产生不同的粒子，而粒子之间的相互作用则可以通过弦之间的相互作用来解释。
这在某种程度上是对现有粒子物理学中的点粒子模型的一种拓展和统一。
根据弦理论，空间不仅仅是我们所感知到的三个维度，而是一个更高维度的多元空间。
其中，一些额外的维度被假设为紧缩的、微小的，以至于我们无法直接观测到它们。
这些额外维度的存在可以提供对一些基本物理问题的全新解释，例如引力的来源和统一力量的起源。
弦理论的一个重要特点是它具有一种无量纲的固定精细结构常数，称为弦耦合常数。
这个常数决定了弦的相互作用强度，并且与自然界中的其他基本常数，如引力常数和元电荷，存在一定的关联。
这意味着弦理论具有一种内在的统一性，可以为自然现象提供全局性的解释。
弦理论是一种革命性的物理学理论，试图通过将基本粒子和力归结为振动的弦。
它提供了一种对空间维度的重新解释，探索了更高维度的存在，并追求建立一个全局统一的物理学模型。
然而，弦理论仍然面临许多未解决的问题，需要进一步研究和实验验证来验证其有效性和准确性。
维度的概念和重要性在弦理论与多维度的研究中，维度扮演着关键的角色，不仅对理解空间的结构起着重要作用，还为解释基本粒子和力的性质提供了新的视角。
维度可以被看作是物理空间中独立的方向，它描述了物体或者空间在各个方向上的自由度。
在传统的物理学中，我们认为自然界是三维的，即存在长度、宽度和高度。
然而，弦理论提出了更高维度的概念，认为除了我们熟知的三个维度之外，还可能存在额外的维度。
这些额外维度被假设为微小且紧凑的，因此无法直接观测到。
宇宙中的暗物质之谜在探索宇宙的奥秘时，暗物质一直是一个充满挑战和谜团的领域。
虽然暗物质对宇宙的形成和演化起着关键作用，但其本质和性质却仍然让科学家们感到困惑。
本文将深入探讨宇宙中的暗物质之谜，揭示其背后的种种奥秘。
暗物质的定义与意义暗物质是一种无法直接观测到的物质，它不发出、不吸收也不反射电磁辐射，因此对于光学观测来说是“暗”的。
然而，暗物质占据着宇宙中绝大部分的物质，据估计占据了宇宙总质量的约27%，远远超过我们熟知的普通物质。
暗物质的存在性对于解释宇宙的大尺度结构、星系旋转曲线等现象至关重要，因此它的研究具有重要的科学意义。
暗物质的研究历程暗物质的概念最早可以追溯到上世纪30年代，在观察星系速度分布时发现异常。
随着天文学和粒子物理学的发展，对暗物质的研究也日益深入。
科学家们通过天文观测、数值模拟以及实验室实验等手段，试图揭示暗物质的性质和组成，然而迄今为止仍然没有直接探测到暗物质粒子的线索，这使得暗物质的研究充满挑战和未知。
暗物质的性质及可能性关于暗物质的性质，目前存在多种理论和假设。
一种观点认为暗物质可能是一种新型的基本粒子，例如弱子、先验子等，这类粒子在标准模型之外，并不与电磁相互作用，因此难以被探测到。
另一种理论认为暗物质可能是一种宏观物质，如微黑洞、巨大星团等，它们不发出光线也不与普通物质发生相互作用，因此在天文观测中难以察觉。
现有技术和未来展望随着科学技术的不断进步，人类对暗物质的认识也在不断深化。
对撞实验、卫星探测、暗物质直接探测等技术的发展为暗物质研究提供了新的思路和方法。
未来，随着暗物质粒子的可能发现以及宇宙背景辐射、大型结构等观测的深入，相信我们对于暗物质之谜将会有更深入的理解和突破。
结语宇宙中的暗物质之谜是物理学和天文学领域中一个极具挑战性和迷人的课题。
通过不懈努力和科学探索，相信终有一天我们将揭开暗物质的面纱，揭示宇宙更深层次的奥秘。
这一漫长而充满挑战的探索之旅也将促进人类对宇宙的认知，为我们理解宇宙的起源和命运提供重要的线索和启示。
什么是暗物质概念定义是什么暗物质的存在一经证实,意味着人类首次发现了暗物质存在的形式,将是物理学的重大突破。
暗物质被称为“世纪之谜”，那么暗物质到底是什么呢?下面是小编为大家整理的暗物质的概念定义，希望你会喜欢!暗物质的概念定义暗物质(Dark Matter)是一种因存在现有理论无法解释的现象而假想出的物质，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-暗能量是影响当今量子粒子物理+天体物理的“两片乌云”，暗物质的密度非常小，但是数量庞大，因此它的总质量很大，它们代表了宇宙中96%的物质含量，其中人类可见的只占宇宙总物质量的5%不到(约4.9%)。
暗物质“未来”的仪器可以直接观测得到，但它能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到。
暗物质中的“暗物质粒子”的存在有可能是量子粒子物理的弱相互作用力的大质量重粒子的极化粒子类似于“磁单极粒子”的跃迁线性粒子。
暗物质存在的最早证据来源于对矮椭球星系旋转速度的观测。
现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、天文观测和膨胀宇宙论研究表明：宇宙的密度可能由约68.3%的暗能量，4.9%的重子物质，26.8%暗物质组成。
新计算机模型：暗物质并非由重粒子组成。
科学家1月29日在阿奇夫论文预印本网站上发表报告称，美国航空航天局的钱德拉X射线天文台的数据显示，以特定能量发出的超量X射线令图表上出现一个隆起。
众所周知，X射线谱线能揭示暗物质的存在。
暗物质是一种未知的物质，科学家认为宇宙绝大部分由其构成。
暗物质的物质分布天文学的观测表明，宇宙中有大量的暗物质，特别是存在大量的非重子物质的暗物质。
据天文学观测估计，宇宙的总质量中，重子物质约占2%，也就是说，宇宙中可观测到的各种星际物质、星体、恒星、星团、星云、类星体、星系等的总和只占宇宙总质量的2%，98%的物质还没有被直接观测到。
在宇宙中，非重子物质的暗物质当中，冷暗物质约占70%，热暗物质约占30%。
宇宙中的暗物质及其研究进展宇宙是一个神秘的存在，但是人类从来不缺席宇宙的探索。
其中，暗物质就是宇宙学研究中一个重要的问题。
暗物质以神秘的形态存在于宇宙中，它不散发电磁波，不能被光学望远镜直接观测到，只能通过引力相互作用来证明它的存在。
因此，暗物质被形象地称为“看不见的物质”。
暗物质读者可能没有太多接触，但它是宇宙学中一个热门的研究领域，可以说是宇宙学中一个最困惑的问题之一。
知道暗物质的存在，对我们掌握更多宇宙的完整性有很大的帮助。
那么现在我们来看一看什么是暗物质以及关于暗物质的一些研究进展。
一、暗物质的定义和性质暗物质是宇宙学家研究的一个问题，由于暗物质不能直接观测到，因此它依据的是物理学中引力定理，藉由引力作用于周围物体的运动，猜测它的存在。
暗物质不对光产生反应或散发电磁波，因此无法通过电磁波进行探测。
而它的显著特征是它猛烈的引力。
暗物质对小尺度的物体的引力作用微弱，但对于更大尺度的物体，例如银河系，它的影响可谓极强。
暗物质对银河系的作用形成了一个与可观测物质分布不同于的巨大的暗物质“晕”，正是这份“晕”的作用，才使银河系形成和稳定。
二、暗物质的研究进展1.暗物质被发现暗物质首先被意识到的是20世纪30年代。
那时的物理学家计算了一个大质量天体的引力应该是比目前的可见物质所能产生的力强得多，因此提出了暗物质的概念。
在20世纪80年代和90年代，银河系的高精度测量使得宇宙学家探测到宇宙中大量的暗物质泡泡，天文学上的暗物质问题才真正被认真挖掘起来。
2.暗物质是什么？宇宙学家已经确认了暗物质的存在，但目前尚无法确定暗物质是什么。
天体物理学家计算已知的暗物质无法源出银河系中大量暗物质，只是一个非常小的补充。
因此我们可以猜测存在着形形色色的暗物质，如亚原子粒子，尘埃，黑色物质等等。
3.当前暗物质研究的方法目前，人们主要通过间接发现方法来确认暗物质的存在。
这些方法包括通过观测宇宙辐射背景辐射的小扰动、恒星轮廓的微匆、来自宇宙射线的超新星爆发等。
1. 宇宙中的暗物质一直是天文学家研究的焦点之一，因为它占据着整个宇宙的大部分质量，但我们对其仍知之甚少。
2. 暗物质是指不与电磁波相互作用的一种物质，因此无法被直接探测到，只能通过其引力效应进行间接观测。
3. 根据目前的研究，暗物质在宇宙学上扮演着至关重要的角色，它可以解释银河系中恒星运动的轨迹、宇宙微波背景辐射的涨落以及星系团的形成等现象。
4. 然而，有人担心暗物质可能会对地球造成威胁，这主要源于一些科幻小说和电影中的描写。
5. 事实上，暗物质的质量密度非常小，远远低于普通物质，即使地球上所有的暗物质都汇聚在一起，也不会对地球造成任何影响。
6. 另外，由于暗物质不与电磁波相互作用，所以它不会对地球上的生命体造成任何危害。
7. 当然，这并不意味着暗物质对我们一点儿用处也没有。
事实上，我们正利用其引力效应来探索宇宙的演化历程，深入探究宇宙的本质。
8. 除了引力效应之外，目前还没有任何方法可以直接观测到暗物质，因此它依然是宇宙学中一个充满神秘的领域。
9. 总的来说，暗物质虽然神秘而又不可捉摸，但它对地球并不构成任何威胁，相反，它帮助我们更好地理解宇宙的本质。
暗物质处于深层现实中？时空观念或将被抛弃
理论物理学家埃里克·韦尔兰德对宇宙暗物质的新解引发轰动。
图片由埃里克·韦尔兰德提供
两年前，我和几位《科学美国人》的同事在大约数周的时间内保持着密切的邮件联系，我们试图弄清楚弦理论学家埃里克·韦尔兰德（Erik Verlinde）的最新论文到底在说些什么。
我认为我可以理解物理学家们对这篇论文的反应。
从数学角度看，它简单地不能再简单了，其中大部分是中学代数的水平；但从逻辑学和物理学角度看，它却能让人想破脑袋。
我甚至无法判断它是高深莫测还是陈词滥调。
我们为此咨询过一些理论物理学家，他们表示他们也无法理解这篇论文。
要知道，这只是一种出于礼貌的说辞，其实他们是在说他们的这位同行已经完全失去了理智。
一些物理学家还曾发博文称韦尔兰德是一个疯子。
那些认识韦尔兰德的人都知道，这个说法是极不合适的。
韦尔兰德是一位才华横溢的理论物理学家，他的论文引发众多讨论已经表明了他的同事们都认为此论文有其一定的价值。
当时，整个事件得到了《新科学家》（New Scientist）和《纽约时报》（New York Times）的报道，但是我们在《科学美国人》最终采取了观望的态度。
今年春天我在卡维利理论物理研究所（the Kavli Institute for Theoretical Physics）的研讨会上遇见了韦尔兰德。
他的同事对此的态度并没有变化，但他对于自己最初的论文已多有不满。
虽然，他的所有研究都是采用弦理论学家的共同话语，并由此得出合乎逻辑的结论。
但他的一位同事告诉我：“他将许多想法用有趣的方式结合在一起，但是对我们来说解释起来有一些困难，所以我对此暂不评论。
”
弦理论学家和其他统一论者都需要面对一个基本问题。
他们试图将量子场论和爱因斯坦的广义相对论统一在一起，但是二者相互并不兼容，且二者都理论基础牢固、久经考验。
如果非要协调二者，就必须放弃一些我们根深蒂固的直觉观念。
其中一个就是认为世界是存在于时间和空间之中的。
卡维利研讨会的与会者都倾向于认为时间和空
间并不是根基，而是浮现的表象。
假如将我们比作是处于大海之中漂流的小船，那么我们所看到的存在于时空中的宇宙仅仅是海水的表面，而在大海之中还有未知的巨大怪兽在其深处游走。
对此观点，黑洞提供了最强有力的论证。
由万有引力定律我们可以预测黑洞遵守热力学定律。
这一点是很奇怪的，因为热力学是描述复合系统的物理学分支，例如由分子组成的气体。
而黑洞明显并不像是一个复合系统，看起来仅仅是一个空间的扭曲而已。
如果要说是复合系统的话，那就只能是空间自身。
假如空间果真是一个复合系统的话，黑洞就代表着一种新的物质形态。
在黑洞之外，宇宙的“自由度”都处在低能态，低能态下具有稳定的结构以及规律的排列（你可以想象为晶体结构来帮助理解低能态），我们将之看作时空的连续统一体。
但在黑洞之中，由于极端的条件而使得连续统一性得到破坏。
韦尔兰德说：“在黑洞之中你可以使得时空消亡，这才是时空终结的地方。
要理解其中究竟发生了什么，你需要使用一些更为基本的自由度（these underlying degrees of freedom）。
”要理解这些自由度并不存在于某个地方，这些自由度超越于空间。
自由度真正存在于一个极度抽象的可能性领域，用行话说就是：丰富得几乎无法想象的可能状态在“相空间”中都能找到与之对应的点。
韦尔兰德在2010年的那篇论文中将这一论证应用于万有引力定律。
自牛顿以来几乎所有的物理学家们都认为引力是自然界中的一种基本力，但是韦尔兰德却不这么认为，他认为引力很可能是一种“熵力”。
所谓熵力，是大型动力学系统的产物，类似于气体中分子的集体运动所带来的气体压力。
在卡维利研讨会上，韦尔兰德进一步阐述了这一观点，他认为将时空看作“浮现的表象”这一想法，正在改变我们对于宇宙的整体观念。
“如果你意识到存在着比我们设想的还要多得多的相空间，你就会改变对宇宙的看法。
”
最初，暗物质使得我们一睹深层现实的神秘。
为了解释星系或者更大系统中存在着的异常运动现象，天文学家认为在我们的宇宙中充满着一种看不见的物质，其与普通物质的质量之比为5:1。
尽管从没有
直接探测到此种物质，但这已为大多数人所认可而成为主流观点。
仅仅在星系外围才出现这样的异动。
在那里的星体和气体云旋转速度比正常稍快，除此之外并没有什么奇怪之处——就如同是可见星系的重力场被放大了一般。
因此，一些天文学家和物理学家怀疑可能根本没有暗物质。
如果你发现家的地板下陷了，好像有很重的东西压在上面一样，你可能会想有一个800磅的大猩猩在你家的地板上。
你并没有看见它，所以你猜它一定是不可见的；你没有听到它，所以你猜它一定是无声的；你没有闻见它，所以你猜它一定是无味的。
一段时间后，这个大猩猩的隐形开始变得难以置信，你觉得对此一定有其他解释——比如，这房子在下陷。
与此情况类似，万有引力定律和导致天文学家推演出暗物质的动机或许都是错误的。
韦尔兰德说：“我认为暗物质是另一种物理现象的标志。
”
对于暗物质来说，有一种领先的替代理论，即MOND理论，MOND是修正牛顿引力理论（Modified Newtonian Dynamics）的简称。
韦尔兰德不仅将MOND重新诠释为是对物理定律的修正，而且将此理论作为大量深层物质存在的证据。
他假设暗物质并非某种新奇的粒子，而是某些基本的自由度的振动，此振动是由随机热波动产生的。
他以此假设推导出了MOND方程。
这种热波动十分地平缓，只有在平均热能较低的地方才会比较显著，例如星系的外围。
令人吃惊的是，韦尔兰德甚至推算出了5:1的质量比。
韦尔兰德说：“我开始将此看作为这个更为广大的相空间的一个表现。
”
正如宇宙学家肖恩·卡罗尔（Sean Carroll）最近在博客中所写道的，MOND理论中还有许多问题。
我更倾向于赞同此理论，但有一个问题使我犹豫。
MOND试图用一个简单的方程来解释大范围的银河异动。
即便MOND没有推翻物理学定律，但也已经展现出暗物质的简单行为。
暗物质的所有复杂动力学无论如何都会进入一个非常规律的模式之下。
暗物质理论的构建者告诉我，他们对此还没有任何解释。
韦尔兰德对于传统观点的反驳不仅在于暗物质，还包括宇宙学的其他理论。
举一个例子，他重新阐述了恒稳态理论的基本原理，而绝
大多数天文学家都认为此理论在上世纪60年代就已经被否定。
在他的理论模型中，所有物质（包括普通物质和暗物质）都是由基本自由度的振动所引起的，并且由此产生和消亡。
事实上，相同的自由度还可以用于解释暗能量。
至此，这一理论已对宇宙内所有现象做出了统一的解释。
他们之间的区别在于：普通物质处于最表层，变化较快；暗物质则相对缓慢，如同在深海之中强有力的流动；而暗能量如海洋主体一般静谧无声。
至于另一种领先的宇宙理论——宇宙膨胀理论，韦尔兰德并不以为然。
韦尔兰德所宣称理论越是宏伟壮丽，人们就越觉得其中太过不切实际。
但有一点是肯定的，韦尔兰德认识到了当前宇宙学中的这些“乌云”就标志着物理学一个新的时代。
将暗物质和暗能量理解为深层现实的标志，而不是对现有理论的添加和补充，这一风潮不仅出现在弦理论之中，在圈量子理论（loop quantum gravity）和因果集合论（causal set theory）中也有显现。
假如韦尔兰德是错误的，时空的确是我们世界最根本的特征，又会有何种观念要被抛弃呢？那些我们以往认为是正确的观念会不会是错误的呢？
（相空间，是一个用以表示出一系统所有可能状态的空间，系统中每个可能的状态都有一相对应的相空间的点。
相空间是一个六维假想空间，其中动量和空间各占三维。
——译者注）
关于作者：乔治·穆瑟是《科学美国人》的资深编辑。
他主要研究空间科学，包括从粒子到行星，再到平行宇宙。
他还是《弦理论的傻瓜指南》（The Complete Idiot's Guide to String Theory）的作者。
穆瑟在他的职业生涯中获得过许多奖项，其中包括2011年美国物理研究所的科学写作奖。
