研究暗物质和暗能量是什么？

宇宙中的暗能量于1998年由两个相互独立的天文学研究小组同时发现。研究小组按照牛顿的万有引力定律，用电脑模拟了暗能量的效果图。

揭示宇宙中这两种“黑势力”之谜成为了当前宇宙学的最大一个热点。日前，美国范德比尔特大学的理论物理学家罗伯特·谢勒提出一个新模型，把这两个谜缩减为一个，即认为暗物质和暗能量只是一种未知力量的两个方面。

他说：“思考这个问题的一个方式是，宇宙充塞着一种看不见的流体，这种流体会对常规物质施加压力，并改变宇宙扩张的方式。”谢勒认为，他的这一模型极其简单，并可避免先前试图把暗物质和暗能量统一起来的一些理论模型中的困难。

谢勒在其理论模型中把暗物质和暗能量统归为一种称为“标量场”的奇特能量形式。这种标量场有着严格的定义，而且性质复杂。“场”是指一种具有能量和压力、遍及整个空间物理量。宇宙学家最先是用标量场来解释宇宙大爆炸之后的暴涨过程。根据暴涨理论，宇宙在大爆炸后即经历了一个持续时间不到一秒但暴涨了几万万亿倍的急剧膨胀过程。谢勒还在其模型中引入了一个第二代标量场，称为“Κ-本质”。

科学家们之所以提出“暗物质”和“暗能量”两个不同概念，原因是它们的表现不同。暗物质好像有质量并会形成巨大的团块，宇宙学家事实上计算出这些暗物质团块的引力作用在使常规物质形成星系的过程中起了关键作用。而暗能量似乎是没有质量的，并均匀分布在整个宇宙空间，其作用与引力相反，是一种斥力，把宇宙推散开来。

“Κ-本质”标量场能随时间而改变其行为。谢勒在研究一种非常简单的“K-本质”标量场时，发现这种标量场在其演化的某一个阶段时会发生团聚，导致看不见的暗物质粒子的效果，而随后在另一个阶段则会均匀分布在整个空间，具有暗能量一样的性质。

谢勒说：“这个模型在一段时间很自然地演化成一种像是暗物质的状态，然后又进到像是暗能量的状态。”于是，谢勒更详尽地检查了这个模型，发现它不会产生先前那些试图把暗物质和暗能量统一起来考虑的理论模型的困难。

为探索暗物质的秘密，世界各国的粒子物理学家正在这个领域努力工作，相信揭开暗物质神秘面纱的那一天不会太遥远。

暗物质是天文学家卡普坦在1922年时提出的，宇宙中可能存在着一种看不见的物质。暗物质不和电磁波发生作用，也不反射光，所以不管用多厉害的望远镜通通观察不到。但是暗物质到底真的存在与否还有不少争议，需要我们继续去探索。