既然宇宙大部分是由暗能量和暗物质构成的,那为什么我们还没有发现它们?

Question

既然宇宙大部分是由暗能量和暗物质构成的,那为什么我们还没有发现它们?

Answer 1

这个问题其实应该反过来说.天文学家先是将可见宇宙中所有看得到的星系和不太容易看到的尘埃加起来,得出一个总质量.然后又用宇宙膨胀速度代入广义相对论,得出另一个总质量.结果后一个总质量远远大于前一个.所以,我们认为宇宙中存在某种我们还没发现的、占主导地位的暗的东西.这个暗的东西是什么呢?开始你可能会认为这就是暗物质.不过,1998年时,天文学家又发现宇宙在加速膨胀.如果宇宙中全都是普通物质和暗物质的话,它们产生的引力只会引起宇宙减速.为了解释加速膨胀,那么宇宙中可能还存在一种暗的,起排斥作用的东西.这个东西不一定是物质,但一定含有能量,所以叫暗能量更适合.比如,宇宙学常数作为一个常数,它就不是物质,但它的”能量“和”负压“可以使宇宙减速.在计算机中将一团大致均匀的普通物质、暗物质和暗能量输入,让其中的宇宙膨胀起来,看看最后的演化结果像不像今天的宇宙.在这种模拟中,在总质量不变的情况下,把暗物质设为0不行,把暗能量设为0也不行,三者的比例在4%:23%:73%左右时,模拟结果最理想.所以,我们虽然看不见暗物质和暗能量,但我们认为宇宙大部分是由暗能量和暗物质构成的.除了模拟结果可以作证外,还有许多观测结果都符合这个比例,这里就不一一列举了.