宇宙中的物质和能量有多少？科学家认为，我们只知道构成宇宙的大约5%的物质。

(资料图)

是的，您没看错。宇宙学模型表明，根据现有理论，宇宙的95%必须由看不见的能量和物质共同组成。

宇宙的不可见部分由暗能量和暗物质两部分组成。后者稍微不那么神秘，科学家们相当肯定它的存在：没有它，引力规则根本就不起作用。如果只有可见物质的话，我们所看到的星系在大爆炸以来的时间内就不可能聚集到目前的大小。事实上，如果可见物质的引力是把它们拉在一起的唯一力量，许多星系甚至不会像现在这样聚集在一起。那么，暗物质和暗能量到底是什么？为什么科学家认为它们存在？

暗物质是指不发光的，但有显著的引力效应的物质。它可能是由一种或多种不同于普通物质（电子、质子、中子、微中子等）的基本粒子所构成。目前最热门的候选粒子是大质量弱相互作用粒子（WIMP），它们与普通物质的作用非常微弱，以致于它们虽然存在于我们周围，却从来没有被探测到过。另一种可能的粒子是轴子，它们被理论物理学家提出来解决强相互作用中CP问题，也很有可能是暗物质的成分之一。

暗物质存在的证据主要有以下几个方面：

星系自转曲线：观测星系转速时，发现星系外侧的旋转速度比牛顿引力预期的快，这就说明当中有看不见的暗物质。

星系与星系团观测：观测星系团碰撞时，发现暗物质与普通物质分开，形成了不同的重力透镜效应。

宇宙微波背景辐射：观测宇宙早期的微波辐射时，发现其温度起伏反映了当时宇宙中物质密度的分布，其中暗物质起了重要的作用。

暗能量是指具有负压，在宇宙空间中几乎均匀分布或完全不结团的能量。它可能是由一种或多种未知的场或粒子所构成。目前最简单的假设是暗能量就是爱因斯坦提出的宇宙学常数，即真空能。但也有其他更复杂的理论模型，如标量场、额外维度等。

暗能量存在的证据主要有以下两个方面：

超新星观测：观测遥远的超新星时，发现宇宙在加速膨胀，星系膨胀的速度不像哈勃定律描述的那样，是恒定的，而是在不断加速。按照爱因斯坦引力场方程，加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的暗能量。

宇宙物质密度测量：观测宇宙微波背景辐射和大尺度结构时，精确地测量出宇宙中物质的总密度。但是，我们知道所有的普通物质与暗物质加起来大约只占其1/3左右，所以仍有约2/3的短缺。这一短缺的能量称为暗能量。

暗物质和暗能量是现代宇宙学和粒子物理的重要课题,虽然我们无法直接观察到暗物质和暗能量，但是我们可以通过它们对宇宙的影响来间接地证明它们的存在。这就像我们无法直接看到风，但是我们可以通过看到树叶的摆动来知道风的存在一样。它们我们是理解宇宙的关键，也是我们探索未知的重要线索。在未来，我们期待科学家们能够揭开暗物质和暗能量的神秘面纱，让我们对宇宙有更深入的理解。

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