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暗物质和暗能量之间的区别是什么?

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宇宙 365 0 2017-11-22 22:12:15

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不是学天体的,常常不太分得清楚这两者,有什么联系和区别吗? ----- 本题来自知乎圆桌»宇宙那么大,更多讨论欢迎关注。Warning!图多,流量慎入。
(答主不持有以下多数图片的版权,侵删)

从物理性质上来说,主要是区别,并没有什么联系。只不过凑巧在相近的时间里发现,所以起了两个非常类似的名字。

简单来说,暗物质表现的更像普通可观测到的物质,贡献引力;而暗能量则与日常物质大相径庭,贡献斥力。下面仔细来说一下。

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首先来说暗物质。暗物质的发现来源于1970年左右Vera Rubin对银河系的邻居仙女座大星系(M31)的星系旋转曲线的测量。简单来说就是测量距离星系中心不同半径处物质的旋转速度。得到如下的图。横坐标是距离星系中心的距离,纵坐标速度。学过高中物理的都知道,如果知道星系的质量分布的话,速度与距离的关系可以用开普勒定律很容易的求出来(红线)。补充一下质量分布是怎么求的。原理就是,通过测量光的分布,然后猜测一些星系的年龄和恒星形成率可以算出来一个相对靠谱的光度-质量比。所以求质量分布时假设了所有物质会按一定比例发光。另外也说明,很多人说,不会发光的就是暗物质那么像地球行星这些不会发光只会反射光的是不是也是暗物质。实际情况时,这些物质首先占比相对于恒星很小,其次,这些物质已经基本上考虑进来了。然而测量结果(白线)令人大跌眼镜,在星系外围的绕转速度比计算得到的要快很多。
DSC0000.jpg
现在通常会说的是,这说明了星系里有很多质量是看不见的,因为 DSC0001.jpg 。想要支撑这么大的速度需要更多的质量。当然,明眼人还能想出来其他很多原因。天文学家们也不傻,当时发现了以后,大家立刻想出了很多解释,比如外围的物质因为某些原因并不能有效形成恒星,所以不发光。或者有的人干脆说你这玩意测错了,也许你把背景的一些不属于这个星系的物质测进来了。但是事后的结果越发的“不正常”,最终起名为“暗物质”。比如人们发现这些不会发光的物质的物理性质与能发光的正常物质相差太大。

首先先说人们现在测量暗物质并不需要星系旋转曲线这种“愚蠢”的办法了。一种比较好的办法是通过引力透镜。也就是如下图,光线通过大质量天体时会发生弯曲。
DSC0002.jpg 所以,如果一个大质量天体后面正好有个光源,会变成这样:
DSC0003.jpg 传说中的爱因斯坦环,这玩意和前景的引力场状态密切相关。有的时候会变成这样,
DSC0004.jpg 天文学家仔细看图里哪里有被引力透镜弯曲了的背景星系,就可以判定前景星系的质量分布。

通过类似的观测,人们发现了很多像下面这个比较著名的例子,Bullet Cluster:
DSC0005.jpg 蓝色代表暗物质分布,红色是通过X射线观测到的星系团中气体的分布。可以发现,这个星系团实际上是两个星系团正在进行并合的产物。气体在并合过程中由于相互作用,互相穿过对方以后,已经完全变形了。而不发光的暗物质则表现的完全不同,两团物质依然十分分明,碰撞过后对形态并没有什么影响。因此可以发现,暗物质之间的相互作用比正常物质要弱的多。

现在一般认为,暗物质粒子之间,或暗物质与正常物质之间的相互作用非常微弱。除了引力相互作用以外,只能进行弱相互作用。同时,根据暗物质粒子的可能的运动速度,人们将暗物质粒子分类为热暗物质(Hot Dark Matter,HDM,粒子运动速度接近光速),冷暗物质(Cold Dark Matter,CDM,粒子运动速度远小于光速)和温暗物质(Warm Dark Matter,WDM,速度居中)。通过计算机模拟,天文学家现在认为,组成宇宙中暗物质的主要成分应该为冷暗物质。但是冷暗物质模型也存在一些疑难,比如冷暗物质预言的银河系伴星系明显多于现在已知的伴星系。而且另外,暗物质也吸引了很多粒子物理学家,例如华裔诺贝尔物理学奖得主丁肇中,就在国际空间站放了一个实验仪器(阿尔法磁谱仪),用来直接探测暗物质粒子。同时,人们还知道,暗物质所占的宇宙中的质量要比正常物质多得多。所以很明确的是,宇宙尺度上有关引力相互作用的事件都是暗物质主导的,比如星系的形成和并合。

总的来说,对于暗物质的性质,人们目前认识的比较多,也有一些暗物质粒子的候选体。个人认为,直接探测到暗物质粒子,并且确认其物理组成只是时间问题。

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再来说暗能量。相比于暗物质,人们对这种与我们熟悉的物质的表现大相径庭的物质则知之甚少。

暗能量与2011年诺贝尔物理学奖息息相关。它的发现主要起源于Adam Riess在1998年用超新星发现的宇宙在加速膨胀的事实。(注:诺奖授予了Adam Riess, Brian Schmidt和Saul Perlmutter三人,但由于历史原因,Adam Riess和Saul Perlmutter谁第一个作出了发现存在争议,八卦问题就不讨论了)。

大致来说,更遥远的宇宙意味着更古老的宇宙,因为光的传播需要时间。同时,更遥远的宇宙远离我们运动的速度越快(也就有更大的红移),因为宇宙在膨胀。这可以用大名鼎鼎的哈勃定律来表示: DSC0006.jpg 。下图就是哈勃当年发的paper里的图。纵坐标是速度,横坐标是距离,每个点代表一个星系。
DSC0007.jpg

但是很清楚的是,由于宇宙里物质的相互作用,这个膨胀的速度是会改变的。所以我们测的远会发现哈勃定律并不再是简单的线性关系。而变成了下图这个样子。
DSC0008.jpg 横轴是红移(与速度直接相关),纵轴是等效亮度(与距离直接相关)。蓝色虚线和黑色实现是几种宇宙模型。细节并不重要,让人惊诧的是,从上往下第三根蓝线是人们最容易预料的,也就是宇宙里所有物质都贡献引力,于是宇宙在减速膨胀。然而通过Ia型超新星测量出来的数据点却并不支持这样的宇宙。测量数据倒是倾向于一个加速膨胀的宇宙。也就是说,宇宙中占主导的并不是物质之间的引力,而是一种莫名其妙的向外的压力。人们将这种压力的来源称之为暗能量。

当然,天文学家还是不傻。很多人提出了很多可能不引入暗能量这一概念来解释这一现象。比如用Ia型超新星测量距离要依赖于它一个性质。那就是Ia型超新星爆发之后亮度会逐渐变暗。其亮度变暗的速度与其亮度峰值时的光度(也就是发出来的所有光的能量)有线性关系。因此知道了几个Ia型超新星的光度,在比较这些值与我们看到的亮度,就可以知道它们的距离。下图给出了几个Ia型超新星的光变曲线。纵轴是光度,横轴是时间。可以明显的看到Ia型超新星变暗的速度越快(斜率越大),它们的光度就越小。
DSC0009.jpg
但是人们当时会吐槽,这样的线性关系实际上是基于观测的,人们并不十分知道是什么原因导致了这样的关系,也就不知道这个性质在遥远的宇宙是否会发生变化。不过后来,人们除了使用Ia型超新星这一种办法,还用了宇宙微波背景辐射(CMB),重子声波震荡(BAO)等方法,分别独立的确认了暗能量的存在,并且给出了类似的暗能量密度数值。

暗能量具有什么性质,在空间中的分布是不是均匀的,还是存在什么样的结构实际上并不十分清楚。因此也就更难讨论暗能量的物理起源。目前我知道的从天文上能做的(非我领域,不知道有没有更新),就是引入爱因斯坦常数,然后确定它的值现在有多大。爱因斯坦常数就是爱因斯坦当年拿他的广义相对论算宇宙演化,然后算着算着发现不对,因为他算出来宇宙的尺度不能是不变的。这与当时人们认为的静态宇宙观不符,于是就只好在方程里放进一个常数 DSC00010.jpg ,使得宇宙既不膨胀也不收缩。但是宇宙的尺度虽然不变了,但是人们很快发现这个平衡是不稳定平衡。也就是说的值稍微变化一点,宇宙就会不可逆转的膨胀或者收缩下去。哈勃定律的发现,让人们知道,宇宙学常数的引入是爱因斯坦的一个错误。但是同时暗能量的发现又让人们重新拾起这个常数,用它来制造一个可以加速膨胀的宇宙。

在可以预见的未来,暗能量的物理起源似乎还没有头绪。但是讨论它的具体性质,比如是否是一个合适的表征暗能量的参数,以及暗能量的空间分布还是可能的。

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目前(Planck卫星)最精确的测量(以能量密度表征),宇宙中正常物质占4.9%,暗物质占26.8%,暗能量占68.3%。可以发现宇宙中主要是暗能量()主导,其次是冷暗物质(CDM),再次才是我们平常可见、可触摸到的正常物质。也就是说宇宙中绝大部分还是我们不能充分了解的东西。而 DSC00011.jpg 这样的缩写,也代表了现代标准的宇宙学模型。编辑于 2015-06-28这两个概念其实不宜并举……

如此的并举,不禁想起了高中时被人问过的这样一个问题:“点电荷和正电荷有什么区别?”——我当时就哽咽了,全然没有意识到,在当时,“自己白学了”的,其实并不是物理,而是语文和逻辑学……

所以,还不如说说它们各自是什么;至于“有什么区别”,只好请看官自行判断。

简单地说,它们都是某种“存在”,却根本不是一种东西;最大的相同之处,大概就是这个“暗”字了。

这个“暗”,基本上意味着,它们几乎不参与电磁相互作用。电磁波(从射电、毫米/亚毫米,到红外、可见、紫外,再到 X-射线和 Gamma 射线)是我们探测宇宙的最重要窗口,而且在目前远远比中微子和引力波重要得多。“不参与电磁相互作用”,意味着它们无法直接参与发射电磁波的过程,也意味着它们不散射(在微观上看,“反射”也不过是散射而已)、不吸收电磁波。

想直接探测暗物质,用任何形式的电磁波(比如,“用肉眼看”,便是使用了可见光频段的电磁波),都是不行的。

怎么办?人们设想,暗物质很有可能会参与弱相互作用。弱相互作用与很多核物理过程有密切关系,特别是当核子的性质发生变化时。所以,人们就设法囤积大量的某类物质(这类物质通常都在每个原子核内有许多数量的核子——这样才能更容易发生弱相互作用,而又相对不太昂贵、容易找到,也要能够相对容易地把可能影响探测的杂质剔除),放在地下以屏蔽宇宙射线(来自太空的无时无刻不在轰炸我们的高能带电粒子流)的干扰,以期看到与暗物质有关的实验。

国际上,从事这个实验的研究组有许多——在国内,清华和上海交大就打算在二滩水电站的施工涵洞里,摆上一堆闪烁体(此处的闪烁体不是碘化钠,感谢评论中 @吕松林 指正——果然通宵写东西的事情不能干,当年还和岳骞、陶嘉琳两位老师讨教过闪烁体的选择标准来着,这就自己打自己脸了……),用于探测暗物质的信号。

2002 年,当其他的暗物质探测研究组都没发出什么声音时,有个叫做 DAMA 的研究组声称,通过使用某种“秘制”的碘化钠晶体(采用碘化钠的原因是,碘的原子核里头的核子数量相对较多),他们探测到了稳定且强烈的暗物质存在的信号。可是,这个研究组做了件颇有点儿“伤天害理”的事儿:他们以“商业机密”(为他们制造碘化钠的是一家商业公司)为由,拒绝公布原始数据、晶体制造过程,以及实验的具体方案。特别地,他们与为他们制作碘化钠晶体的公司达成协议,严禁其公布制造(高纯度、充分剔除各种干扰性同位素的)碘化钠的工艺和配方——也不知这“商业机密”究竟成了什么机密。简而言之,他们拒绝任何人重复他们的实验的企图。所以,尽管这个研究组的人们发表了重量级论文,并言之凿凿地声称结果绝对可靠,但学界并没有普遍承认他们的结果。

奈何,除了 DAMA,其他实验组都没有得出清晰而稳定的暗物质存在证据相关的结果。

看来,直接探测颇有点儿严重受阻的味道;那么,能不能退而求其次,做间接探测呢?

简单地说,如果你在我与一个灯泡之前放上一团暗物质,那我看到的还是那个灯泡,什么异常都发现不了……

…… 除非你放得太多了,使得暗物质的引力场能够明显地“折弯光线”。这时,取决于你怎么放置这一团暗物质,我可能会看见灯泡变亮了(微引力透镜——虽然常见的微引力透镜基本上都与暗物质没什么关系),可能会看见灯泡的样子变得奇形怪状而且不在原来的位置上了(强引力透镜);如果暗物质背后不止是一个灯泡,而是数十个,那么,经过统计之后,我发现灯泡的样子的圆扁程度发生了总体性的变化(弱引力透镜)。

看官问了,不是暗物质的东西(比如太阳),也能折弯光线啊?答曰,要是没有暗物质,那么引力透镜现象应该比现在所能见到的少得多也弱得多。

我们看到多少这类现象呢?真是很多很多的。下图中的那些弧形就是。
DSC00012.jpg (图片本身已经标注来源了)

甚至,前一小阵子,人们还发现了强引力透镜成像中的超新星——因为四个像各自对应的光的轨迹长度不同,所以人们“不止一次地”看到了同一颗超新星的爆发……
DSC00013.jpg (图片摘自 Gravitational lensing creates 'Einstein's cross' of distant supernova)

除了这个,便是最经典的证据——星系的旋转曲线。如果没有暗物质,星系中星体绕星系中心的旋转速度,会随着半径的增加而快速下降;可我们看到的是这样的曲线:
DSC00014.jpg (图片摘自 Galaxy rotation curve)

同时,宇宙的大尺度结构的形成,也有暗物质一份子。

目前宇宙中热门的研究对象有哪些? - 王力乐的回答 这个答案的最后一节,提到了宇宙中超过星系团尺度的结构。在研究中,人们发现,如果宇宙中仅仅有着非暗物质的普通物质的数量,则我们应该得到的超星系团尺度结构的形态,会与我们观测到的完全不同。比如,一团在自身引力下塌缩的物质,同等尺度下,质量越大,塌缩得越快;如果没有暗物质,则那些大尺度结构形成的速度,会大大慢于观测所揭示的速度。又如,当普通物质(可以称为“气体”)的密度足够高时,借助电磁相互作用之下的散射,气体内部会发生动量的平均化——或者叫做粘滞——这使得普通物质能够消耗掉过剩的能量,在相对较小一些的尺度上形成结构的速度,会快于暗物质——暗物质缺乏这种粘滞(通常只能通过引力,把动量传递给普通物质,再由普通物质“粘滞掉“这部分动量),会像一群苍蝇围着烂苹果一直转悠那样,围绕着质量中心进进出出地“转悠”。

这张图片里,这星系团尺度的结构的形成,就是由暗物质引致的:
DSC00015.jpg (图片来自 Formation of Galaxy Clusters)

曾经,人们认为,中微子可以是暗物质的良好候选者——它几乎不参与电磁相互作用,而且数量庞大,也是被人们理解得相对好的一种东西。中微子的质量非常小,所以,只要稍有动能,它们就以几乎是光速的速度运动——人们于是管这叫“热暗物质”。与之相对的,如果暗物质是由某些理论预言的大质量粒子构成,则它们在一定能量下的运动速度会相当低,于是被称为”冷暗物质“。在这两个模型竞争了许久之后,人们发现,如果暗物质是”热的“,则因为它们本身的速度一直很快,它们也可以在自身引力下塌缩凝聚,却难免让粒子们因为拥有高速而流失,使得塌缩形成结构的速度更慢,也不容易形成更小的结构;而这一切限制,则都与观测结论相悖。所以,时至今日,占据主导地位的暗物质模型,便是所谓“冷暗物质”了。虽然,时至今日,仍然没有人能准确指出,“冷暗物质”到底是由什么粒子构成的。

甚至,整个宇宙的演化历史,也与暗物质有关系。

宇宙的膨胀速度,由弗里德曼方程给出;方程之中,有一个位置,是给暗物质的(当然,还有一个位置,是给暗能量的)。简单地说,暗物质的存在,与普通物质和辐射一样,是在“将宇宙膨胀减速”的伟大事业中出了一份力气的……

顺便说一句,引力场的场源是能量——动量张量。辐射是有能量的,是会产生引力的!如若不然,我们的宇宙学理论就会从头错到尾,与观测结论完全对应不上。不要因为有“权威人士”声称“辐射场不产生引力”就相信他——任何人,离开了自己熟悉的领域,很容易什么都不懂还爱讲废话。

可这最终还是对抗不过暗能量。随着宇宙的膨胀,辐射、普通物质与暗物质的密度越来越低,对抗暗能量的能力越来越弱;而暗能量的密度,却从不衰减。

在通常的宇宙学模型中,暗能量是一种分布于全空间的能量,而且密度并不随着膨胀而降低。

对暗能量直接进行解说有些困难——毕竟,爱因斯坦场方程是一个计算起来一团糟的东西,而就算是弗里德曼方程也是一个非线性的方程——这里就说一个不太严格但很有效的类比吧。

想象一个密闭的气缸,里头充满了普通物质、暗物质,或者辐射,外面什么也没有。气缸的活塞会被普通物质的压强向外顶;往外运动之后,气缸中的总能量,是要降低的。可是,如果把普通物质换成暗能量,活塞往外运动之后,暗能量的密度并不下降,总体积却增加了;于是,气缸中的总能量不降反升。这意味着,就“膨胀”一事而言,暗能量扮演着与普通物质、暗物质和辐射相反的角色(人们常说,暗能量差不多能算个“处处为负的压强”);人们发现,后三者使宇宙膨胀减速,但暗能量则使宇宙的膨胀加速。

宇宙加速膨胀的发现,与 2011 年诺贝尔奖有密切关系。通过对 SN Ia(Ia 型超新星)的观测,人们获取了宇宙的“光度距离”(这是宇宙学尺度上的遥远物体的表观星等与实际光度之间关系的量度,与宇宙的演化历史密切相关)与宇宙学红移(这是光子被宇宙膨胀“拉长”的结果——在相当一部分物理教材中,它被错误地解释为多普勒效应)的关系,确认了这样一件事儿:如果暗能量不存在,那么,我们对 SN Ia 的观测结果,是无法解释的。下图中,图作者列举了不同 DSC00016.png (暗能量的相对密度)下的“宇宙演化历史”,并发现,观测数据点明显偏向  的一侧——观测表明,这个宇宙的暗能量密度不是零。
(图片摘自 Supernova Hubble Diagram (SCP 1998),这正是诺贝尔奖得主在他的篇关键论文中所用的图;图中的“光度距离”已被转化为“有效星等”)

那暗能量的本质到底是什么呢?曾几何时,人们都说,这暗能量,乃是量子场论中所说的“真空能”。这个名字其实并没有它听上去那么神秘——它只不过是说,在当今的条件之下,我们所谓的“真空”,本就该被某种东西充满(而且这个东西的密度确实与膨胀之类的情形都没什么关系);只有这样,整个空间的总能量才能变得最低、最稳定。

听上去是个非常漂亮的解释——可是,量子场论给出来的暗能量密度,是宇宙学观测所得到的暗能量密度的 (一的后面跟上 120 个零)倍。人们只能对暗能量的性质做更进一步的探索了。

所以,事实上,没有人知道暗物质和暗能量究竟是什么;一定意义上,它们是唯象的模型。只是,这两个唯象模型,能给出对现在宇宙学的诸多观测事实的漂亮解释——而这确实很不容易了。编辑于 2015-06-28就我所知完全是两个概念,没有联系。

从发现并引入的角度来说:
暗物质是因为【观测银河系的旋转曲线所推导的银河系物质的质量,比根据银河系光度推算的物质质量多】而提出的。
那多出来的那部分质量,只能用所谓暗物质的存在来解释。
因此暗物质的基本性质可以概括为:参与引力相互作用、不参与电磁相互作用

暗物质到底是什么?现在我们认为暗物质确实是某种粒子,理论上有几个候选粒子,实验上也在寻找。

ps: 现在也有了更多观测暗物质的证据。比如:
(1)通过星系团的引力透镜效应推算的质量远大于可见物质质量
(2)通过星系团里热气体发出的X射线推算气体温度,再推算气体速度,最后估算的逃逸质量远大于可见物质质量
(3)微波背景辐射的密度谱与宇宙中可见物质的密度谱严重不同



暗能量略复杂些
我们都知道宇宙正在加速膨胀的事实(这个发现获得了2011年诺贝尔奖),然而广义相对论给出的宇宙演化解是匀速膨胀的,因此可以引入宇宙学常数将爱因斯坦方程写成:

这样得到的宇宙演化解就能加速膨胀了

那为什么叫暗能量呢?因为我们把宇宙学常数看成是对方程右边的能动张量的一个修改,故称为暗能量。
所以暗能量的基本特征也能概括,它的存在就是为了让宇宙加速膨胀,是一种类似于斥力的作用,也不清楚它是否为某种粒子。

暗能量到底是什么?相比暗物质到底是什么,我们距离真相还很遥远。曾经一度认为暗能量就是真空能,但可惜的是真空能数量级比宇宙加速膨胀需要的暗能量大几十个数量级。到现在也没有一个特别好的暗能量理论。

区别就讲到这儿,只要知道是两个完全不同的概念就行啦。
我想说的是,暗物质也好暗能量也好,虽然都有观测证据支持,但并不是100%确定存在的。暗物质还比较好,然而对于暗能量,我认为有50%的可能不存在,宇宙加速膨胀完全可以通过修改广义相对论来实现,这方面的研究挺多人在做。
可以参考目前宇宙中热门的研究对象有哪些? - 知乎用户的回答发布于 2016-06-29试图用通俗的话,讲几个有关科学家们搜寻暗物质和暗能量的故事,丰富一下这个话题,希望对大家有用。

首先要说明的是,到目前为止暗物质和暗能量还是处于推想阶段,虽然有不少证据证明它们可能存在,但还没有最直接的证据,例如,实验室里还没有抓住一个暗物质粒子,关于暗能量的具体属性科学家们也没有弄清楚。科学家们是在面对很多无法解释的宇宙学问题时,提出了这两种推想。

下面具体介绍一下人们提出这些推想的过程,以及科学家们为了解开暗物质和暗能量之谜所做的努力。

暗物质与暗能量都有一个“暗”字,这两个名称是翻译过来的,因为最先给它们取名字的是外国人,英文是dark matter,dark energy,它们都有一个形容词前缀dark,翻译成中文,就是“暗”。这个“暗”,不是黑暗,不是遥不可见的那种“暗”——因为极有可能它们现在正穿过我们的身体;这个“暗”,也不是黑洞或深空的那种“暗”。这个“暗”代表着神秘、未知,我们可能得到它们存在的若干证据,间接的证据,但到目前为止,人类还未“抓”住它们,我们对它们知之甚少。

接下来开始讲故事,第一个故事,主人公是普林斯顿的物理学家Jim Peebles。20世纪60年代,Jim Peebles全程参与到发现宇宙微波背景辐射的过程中,并在探测到宇宙微波背景辐射的信号之前,通过计算得到了与实际温度较为接近的数值。从此,Peebles与宇宙结下了不解之缘。

1965年,Peebles开始研究宇宙是怎样从本初状态演化为星系的。有一天,普林斯顿的同事,天文学家Jeremiah Ostriker(耶利米 欧斯垂克)来找Peebles,Ostriker说,最近对他银河系的行为感到非常困惑,比如,如果旋转一个球状的液滴,它就会变成扁球状,越转越平,最终收缩成块状。对于旋转着的巨大银河系,它应该只需要旋转一圈,就会变成块状,或者分裂成2个。可到目前为止银河系的岁数应该至少允许它转了十几圈。善于使用计算机模型的Peebles于是创建了银河系的模型(N-体模拟,取一定数目的点,通过编程使它们按照你想要的任何特性发生相互作用,看作用如何展开),Peebles根据银河系的特点,把所有的点排成旋涡状,并让整个系统旋转,结果在第一个2亿年的旋转中,模型中的银河系就出现了灾难性的摇晃,因此,两个科学家都认为,需要某种东西来维持旋转星系的稳定。

于是,他们为计算机模型加入星系晕,通过不断尝试,最终发现,只有不可见的星系晕同星系可见部分的质量大体相当时,银河系才能保持稳定。1973年,他们发表了一篇文章,称银河系的星系晕质量,以及其他旋涡星系的星系晕质量可能极其巨大。随后,Peebles等继续分析天文学家已有的观测,并得出一个结论:普通星系的质量可能一直被低估了10个或者更多的量级。


  研究宇宙中“迷失质量”的问题已经不可避免。
  其实,早在1933年,天体物理学家Fritz Zwicky(弗里茨 兹威基)在研究后发座星系团中的8个星系时就发现,其质量密度一定比单从发光部分推断的值大400倍。1936年,天文学家SinclairSmith(辛克莱尔史密斯)讨论了他在处女座星系团中注意到的相同情形,提出了“星系团内部大质量的星云间物质”的存在。只是在当时他们的发现没有得到足够的重视,技术发展的水平也无法提供有力的证据。

  第二个故事,和一位女天文学家有关,这位女天文学家一开始备受同行冷落,可却因她的坚持和特殊的思维方式,后来获得了很多天文学的奖项。
  20世纪60年代,年轻的VeraRubin(薇拉 鲁宾)刚刚获得地磁研究部的工作,她和仪器专家Kent Ford(肯特 福德)共同合作,观测仙女星系中远离星系中心的区域的运动。(天文学家之间的竞争非常激烈,当时很多人热衷于研究类星体,Rubin发现自己并不擅长这种竞争,于是她选择研究星系的运动。)他们的优势在于福德制作的成像管光谱仪能够将对仙女星系的观测推到离中心很远的地方——这种观测超过了当时其他天文学家对一个星系的观测所能达到的距离,最终,他们的观测达到了旋涡最远的边缘上。
  仙女座,是一个和银河系相似,并且距离我们最近的星系。根据牛顿的万有引力定律,在恒星系统内,行星离中心恒星越远,它的轨道运动越慢,如果把距离与速度之间的关系标在一张曲线图上,就会得到一条下行的曲线。比如太阳系就是这样的。在观测仙女座时,Vera Rubin和Kent Ford希望他们可以观测到同样的情况,也就是对于一个旋转星系来说,他们认为恒星离星系中心越远,其运动速度就会越慢。他们假定会得到一条下行曲线。
  Rubin和Ford把得到的观测结果点画出仙女星系的运转曲线,结果是惊人的——他们得到了一条平直的线。也就是说,最外围恒星的运行速度和最内部恒星的速度相同。他们感到非常惊讶,1969年,他们将这一观测写成论文投稿给了《天体物理杂志》。
  此后,他们运用更加先进的望远镜和光谱仪继续研究星系的运动,并在1978年发表了论文,论文中他们观测的其他8个星系的旋转曲线全部都是平直的。其他的射电天文学家们对星系的观测也得出了与他们相同的结果,在对25个其他星系的观测中,有22个星系的旋转曲线都是平直的。一定有什么人们所不知道的东西在影响星系的行为。
  观测事实让越来越多的天文学家们陷入思考,宇宙中应该存在大量我们看不见的东西,尽管我们看不见,探测不到,但越来越多的证据支持它们的存在。

  第三个故事,是对暗物质和暗能量存在的更重要的证据。因为这个证据颠覆了整个天文学界对宇宙的认知。

  早在20世纪20年代,EdwinHubble(埃德温哈勃)在研究星系时,将其远离地球的速度与距离进行了比较,他发现,二者似乎成正比——星系越远,离开我们的速度显得越快。换句话说,宇宙看起来是在膨胀。宇宙的膨胀会怎样发展?它的速度是怎样的?宇宙的未来会是怎样的?
   20世纪80年代,加州大学伯克利分校的几位物理学家和研究生,组成了“伯克利超新星自动搜索”小组,他们想用超新星作为标准烛光,探测出宇宙膨胀减慢的速度(当时大部分科学家都认为,膨胀着的宇宙充满物质,物质通过引力互相吸引,因此引力会使宇宙的膨胀减速)。后来,他们又把这个小组改名为“超新星宇宙学项目”。他们的研究工作起初并不那么顺利,对超新星的观测难度也超过了预期,好在他们的努力坚持和不断探索最终还是带来了收获,他们找到了一种发现超新星的“批量”方法,这种方法可以让他们开展“流水线”工作。通过这种方法,他们探测到了很多超新星。
   20世纪90年代,一些天文学家也加入了探测超新星的比赛,他们成立了一个名为“高红移超新星搜寻”的小组,随着工作的不断进展,参与其中的天文机构和成员不断扩大。
  两个小组的竞争当然十分激烈,无论是在平时的工作上,还是对望远镜使用的申请上,例如,他们都申请了在智力托罗罗山天文台的观测时间,为了公平起见,托罗罗山天文台时间分配委员会安排这两个小组每隔一夜轮流观测;两个小组也都申请了哈勃太空望远镜的观测时间,他们都获得了哈勃太空望远镜的“主任机动时间”。
  通过一段时间的观测,两个互相竞争的小组最后得到了相同的答案,这个答案远远超出他们的预期,曾经,他们只想获得宇宙膨胀减慢的证据,没想到实际结论恰恰相反——宇宙正在加速膨胀。1998年,两个超新星小组的代表和另外2个天文学家一起,召开了记者招待会,4个独立的研究项目,用同一个声音向世界宣布,宇宙将永远膨胀。
  在发现这个重要结论的过程中,各种证据也同时告诉科学家,即便是为了存在,宇宙也不会仅仅由物质组成的。不论是暗物质与否。宇宙需要其他的东西成为现在的宇宙。

  第四个故事,和爱因斯坦曾经提出的宇宙学常数有关。这个符号为Λ的宇宙学常数,有一段坎坷的身世。

  1917年,爱因斯坦在考虑他的广义相对论的过程中,在方程中加入了一个符号——Λ,Λ是反作用于万有引力的,按照爱因斯坦对稳定宇宙的看法,必须要存在某种东西,宇宙之所以充满通过引力彼此互相吸引的物质而不会崩塌,关键就在这里。在哈勃发现宇宙是膨胀的之后,爱因斯坦认为宇宙并非是稳态的,于是不再需要Λ了,并称这个宇宙常数是他“最大的失误”。Λ一下子变得很尴尬。观测家和理论家们觉得Λ好像既存在又不存在,有的时候,他们干脆假定Λ=0。有时候,一些科学家想把Λ给赶走。
  在1965年Penzias和Wilson探测到各向同性的宇宙微波背景辐射之后,天文学家们发现,宇宙在大尺度上的的确确就是像爱因斯坦曾经假设的那样均衡和各向同性的,1979年,Alan Guth(阿兰古斯)提出了暴涨理论,这个理论可以很好地解释宇宙在大的尺度上为什么是均衡和各向同性的。
  在研究宇宙学的过程中,科学家们也提出了另一个符号——Ω,当时,他们认为,宇宙的命运取决于宇宙有多少物质,用Ω表示决定宇宙命运的量度:如果宇宙包含能使膨胀停止的那么多质量的一半,Ω=0.5;如果包含所需质量的四分之一,Ω=0.25,如此类推,如果包含的质量刚刚使宇宙的膨胀停止,Ω=1。聪明的天文学家们甚至可以测量出Ω的具体值——如果能够有一个标准烛光的话。
  因此,当超新星研究小组找到他们的标准烛光时,计算Ω的值当然不可避免。尽管他们可能并不是特意去计算的。
  这当然要感谢技术的进步给科学家们带来充足的精确数据,尤其是哈勃太空望远镜作出了重要贡献。由于哈勃望远镜的光度测量要比地面的测量分析更好,超新星研究小组对它带来的任何结果都特别重视。1997年7月,超新星研究小组完成了对两颗哈勃望远镜超新星的光度分析,得到了它们的亮度,光谱分析得到了它们的红移。相对于特定的红移来说,超新星的亮度比预期的亮度越亮,得出的Ω的值就越高;如果超新星的亮度比预期的亮度越暗,得出的Ω的值相应就越低。
  在对这两颗超新星的情况作图后——一根数轴代表红移,一根表示亮度,画出坐标图,科学家发现,与它们的红移对应的预期亮度相比,这两颗超新星的实际亮度只有预期光度值的大约一半。由于超新星研究小组掌握了探测超新星的批量方法,当时他们掌握了几十个超新星的数据,当他们分析的超新星越多,得出的Ω值似乎就变得越低,31颗遥远超新星的数据给出了一个一致性较低的答案:对数据柱形图的分析表明,Ω=0.2的附近出现了一个峰值。
  与此同时,高红移超新星搜寻小组的AdamRiess(亚当利斯)也在试图用他的方法得出比超新星研究小组更加精确的结论——这两个小组当时正在进行超新星比赛,由物理学家们组成的伯克利小组由于批量方法在超新星的探测上拥有较大的数量优势,因此想要赢过他们,就得在数据的质量上下功夫。Riess的光度曲线形状法提出了一种数学方法,通过光度曲线外形的升降可以推出超新星的亮度。由于星际尘埃可能会很大程度影响探测到的超新星的亮度,Riess又发明了多颜色光度曲线形状法,用不同颜色的滤镜对光进行观测,这种方法可以对尘埃的影响提供一种累积性的测量结果,最终得出更加精确的距离测量结果。运用他的方法,对高红移超新星进行的计算,Riess得出了一个具有负物质的宇宙。但是,如果他给爱因斯坦的方程里的Λ一个正值,一切就合理了。Riess认真检查了他的数学、计算机程序,结果还是一样。他把所有的一切提交给高红移超新星搜寻小组的领导者、天文学家Brian Schmidt(布莱恩施密特),Schmidt再一次做了认真检查,没有错误。
  高红移超新星搜寻小组选择接受他们的观测结果和计算结果,宇宙不可能是负物质的,那么他们选择接受给Λ一个正值,是的,他们不再假设Λ=0了。

  第五个故事,依然跟超新星研究小组有关。同时也涉及量子物理学。
  宇宙在加速膨胀,Ω=0.2,Λ不再等于0,这简单的几个结论对当时的天文学家们来说简直是既震惊,又困惑,甚至有些恐慌,天文学家们对宇宙的认识得到了极大的颠覆!

  但两个互相竞争的超新星小组也同时给彼此以重要的支持和证明,因为任何科学的结果都需要经过验证,两个小组的成员、数据都互相独立(只有很少的几个数据来自相同的超新星),他们使用的分析方法也相对独立(互不相同),但他们都通过不同的路走到了相同的终点:宇宙会一直膨胀,宇宙的膨胀是加速的,他们需要一个数值为正的Λ让宇宙变得可以理解(最终他们给Λ一个0.7的值)。
  对天文学家来说,Λ当时大概只是一个符号,Adam Riess对高红移超新星的分析需要Λ有一个0.7的正值,否则宇宙就会具有负质量。

  但对粒子物理学家来说,一个等于0.7的Λ又带来了新的问题。
  爱因斯坦曾经预言,空间的第一个性质是可能有更多的空间存在,第二个性质就是空的空间可以拥有属于它自身的能量(empty space can possess its own energy)。对粒子物理学家来说,Λ并非只是一个符号,它是空间的一种性质。在粒子物理学中,真空并不是真那么空,而是一个虚拟粒子在存在和非存在之间不断生灭的奇妙所在,这些粒子不仅存在,还具有能量,由真空能量的存在带来实验可观测的物理效应就是Casimir effect(卡西米尔效应)。因此真空中存在正能量本身并不让物理学家吃惊,让他们感到有问题的是,当他们试图计算这种虚拟粒子会给宇宙的空间带来多少能量时,得出的答案却远远大于天文学家们得出的0.7,大10的120次方倍。这个值太夸张了,在这种能量密度下,空间的伸展将变得非常极端。因此,目前为止,物理学家还是搞不清宇宙的粒子到底玩了什么魔术,搞不清它们到底是按照怎样一种恰如其分的比例彼此湮灭才有了今天的世界。

  20世纪末,科学家们在讨论这些问题的时候,求助于两种推想:面对不得不正视的“迷失质量”的问题,为了理解星系的运动,他们推想存在暗物质;面对加速膨胀的宇宙,为了解释超新星的光度,他们推想存在暗能量。
  天文学家决定进一步观测宇宙寻找答案。
  他们首先想到,会不会有什么东西遮住了超新星的光让它变得比预期的要暗?于是,他们想到了一种奇异的尘埃——灰色尘埃,不过没人发现它的存在。Adam Riess则思考,如果人们对暗物质和暗能量推理的方向是正确的,那么可能会出现这样的情况:现在这个时代,暗能量占主导地位,它的反引力作用力比引力更强,因而宇宙在加速膨胀,超新星会显得比预期的更暗;然而,时间往回推,把膨胀的宇宙往回压缩,必然有一个阶段,物质的密度大到一定程度时,产生的引力的积累效应就会足够大,在那个时候由暗物质产生的引力效应超过暗能量的反引力效应,宇宙的膨胀应该是减速的,当时爆发的超新星的亮度就会比预期的更亮。
  如果能够观测到一颗足够遥远的超新星,远到它存在于宇宙膨胀速度逆转前的时代,就可以印证这种想法是否正确。如果这种想法正确,对暗物质和暗能量推理的可靠性就进一步加强了。
  幸亏这个时代已经有足够的技术来印证这个想法,哈勃望远镜成了天文学家最好的助手之一。哈勃深空区包含了约3000个星系,其中有些是宇宙中最早的星系。在这片深空区,天文学家的确发现了古老超新星的身影,有两颗被标记为1997ff和1997fg,这两颗超新星是地基望远镜的观测所无法企及的古老。但当时并没有后续观测。
  不过天文学家依旧很幸运,1997年,航天员为哈勃望远镜加上了两个厉害的仪器,近红外相机和多目标光谱仪,它们对非常遥远的天体特别敏感,为了进行测试,近红外相机和多目标光谱仪小组把目标对准了哈勃深空区进行拍摄。虽然他们并不是为搜寻超新星而拍摄的,但超新星1997ff和1997fg幸运地入镜了。
  Riess在哈勃的照片库里根据坐标找到了这些照片,并对1997ff进行深入分析,通过红移确定了爆发的时间:110亿年以前。足够古老了。
  Riess排除了灰色尘埃以及其他可能的影响,他发现,与预期亮度相比,1997ff要亮上2倍!这是一个有力的证据,证明宇宙的膨胀曾经发生过逆转!为了进一步确定,Riess申请了更多的哈勃太空望远镜观测时间,2003年,他的小组宣布,他们已经找到了宇宙膨胀逆转的时间——大约是50亿年以前。那个时候,暗能量的反引力作用力战胜了引力,导致宇宙的膨胀在其后加速。随后几年,Riess的小组又发现证据,表明在这个时间点之前的将近90亿年里,暗能量应该也是存在的。

  图片:NASA的哈勃望远镜拍摄的深空图像,图中显示超新星1997ff位于北哈勃深空区,在右上角。

  接下来,简单介绍一下科学家们是怎样寻找暗物质的。分别从天文学和物理学两个方面介绍。
  先是天文学:

  科学家们认为,暗物质粒子应该和其他粒子一样,运动或快或慢。对于那些非常轻、以接近光速运动的暗物质粒子,称之为热暗物质;那些比较重,运动相对较慢的,称之为冷暗物质。对这两种暗物质,科学家们建立的理论模型表明,不同的暗物质对宇宙演变的影响方式也有所不同——热暗物质会促使先形成较大的结构,随着时间推移逐渐碎裂成小的结构(如先形成超星系团,然后再分裂成较小的星系团、星系);冷暗物质会促使先形成小的结构,然后再逐步形成越来越大的结构(如先形成星系,再形成星系团、超星系团)。
  20世纪80年代初的观测表明,银河系是一个本初超星系团的组成部分。80年代末开始,哈佛-史密森天体物理中心发现了一个星系巨墙(巨墙,The Great Wall,是宇宙中最大的已知架构,是一种星系链。在星系巨墙处,星系团和超星系团汇聚成一条延伸十多亿光年的线。最近的巨墙离地球3亿光年远。巨墙之间平均距离4亿光年,其间没有星系,称〝空洞〞-void宇宙可能就是由一系列星系巨墙构成的)。此后,天文学家开始用“2度视场星系红移巡天”绘制宇宙的三维地图(这是采用多光纤技术的新一代巡天计划,2002年7月,计划中的25万个星系已基本观测完毕,获取了22万余个星系的准确红移值,完成了该巡天的观测部分)。2000年之后,天文学家开始了“斯隆数字巡天”项目(斯隆数字巡天记录了近二百万个天体的数据,包括80多万个星系和10多万个类星体的光谱数据。这些天体的位置和距离数据为研究宇宙的大尺度结构提供了重要资料)。
  通过这些巡天观测,天文学家们得到的分布图都与冷暗物质理论模型相一致,宇宙的确是经历了一个先聚结成小结构,再由小结构聚集成大结构的过程——在红移2到4的时候,也就是大约90到120亿年前,星系形成;在红移小于1的时候,也就是大约60亿年前,星系聚集成星系团;现在,星系团正在聚集成超星系团。
  天文学家们也在利用越来越先进的观测技术,寻找暗物质的身影。2006年,宇宙演化巡天(COSMOS)发布了暗物质的分布图。这次巡天分析了500多例哈勃太空望远镜拍摄的照片,这些照片反映的都是位置上一前一后排成一条线的两个星系或星系团——天文学家利用星系或星系团的弱引力透镜效应进行计算,来自前景天体的光说明那里看上去有多少物质,而对背景天体的引力透镜效应则能够说明,前景中实际存在多少物质,两个数值之间的差就是暗物质。

  图片:可见物质与暗物质分布图,宇宙演化巡天项目,由哈勃太空望远镜提供。左图为可见物质,右图为暗物质。
  接下来要提到的是很多人都已知晓的,著名的子弹星系团(Bullet Cluster)的故事。2006年,哈勃太空望远镜、钱德拉X射线天文卫星、拉斯坎帕拉斯天文台的麦哲伦望远镜都捕捉到了子弹星系团1E 0657-56(子弹星系团是由两个相互碰撞的星系团形成)的照片。通过利用X射线和引力透镜对这一碰撞的观测,当时在亚利桑那大学的Douglas Clowe将可见的气体和不可见的物质分离开。通过X射线观测到的可见气体大量集中在碰撞的中心(由于引力作用而集结),通过引力透镜检测出的不可见物质在碰撞的两侧都出现了(来自两个星系团的暗物质仿佛没有受到什么影响,互相穿过)。NASA为它们上了色,粉红色代表可见气体,蓝色代表不可见物质。这张照片成为暗物质存在的最著名的简洁证据。


  图片: 子弹星系团1E 0657-56
  接着是物理学:
  20世纪70年代,理论物理学家在解决粒子物理标准模型一些问题的过程中,假想了两种粒子,这两种粒子,成为暗物质的重要候选对象。
  这两种假想粒子,就是轴子(axion)和大质量弱相互作用粒子(weakly interactive massive particle,缩写WIMP)。作为一种假想粒子,如果轴子存在的话,物理学家们认为一个轴子的质量只有一个电子质量的一万亿分之一。20世纪80年代,物理学家意识到,轴子虽然不能与物质配对,但却能与磁场发生相互作用,在足够强的磁场作用下,一个轴子能分裂成一个光子。为了检验轴子是否真的存在,物理学家正在进行轴子暗物质实验(ADMX),并建造了轴子探测器。
  轴子探测器是一个强磁场的共振腔,如果有轴子进入腔内,就会在强磁场的作用下分裂成光子,轴子可以穿过腔壁,但光子不能,光子会被腔壁反弹,发射出一种微弱的微波信号。轴子探测器就试图寻找这种信号。但是这种信号极其微弱,因此,现在世界上有不止一处的实验室,试图通过轴子暗物质实验“捕获”轴子存在的直接证据。
  大质量弱相互作用粒子非常受物理学家欢迎,部分是因为它非常适合有关大爆炸模型的描述。这种粒子之间不存在电磁相互作用(意味着无法通过电磁波找到它),也不会通过强核力相互作用,但它们会与原子核发生弱相互作用。从理论上说,可以观测它们与某个原子核相碰撞时发生弱相互作用的两个后续反应:一个是受激原子核产生的微小热量,一个是释放出电子电荷。
  在如此微小的尺度上搜寻暗物质存在的独有标志,唯有借助于极高精度的物理实验。目前世界上正在进行或计划进行的三十多个暗物质实验中,绝大多数实验都致力于搜索大质量弱相互作用粒子。伯克利粒子天体物理中心在20世纪80年代末就开始了“低温暗物质搜寻”计划(CDMS),斯坦福大学也开展了类似的实验(可惜实验受到μ介子的干扰并不成功),意大利、加拿大、日本也有相关实验,它们都有一个共同的特点,低温——为了保持靶标原子的稳定,探测器温度必须保持在绝对零度附近;地下(或者在大山的山体中)——为了遮挡宇宙射线和其他普通粒子的干扰。在我国四川雅砻江锦屏山的隧道内,也建造了一个这样的极深地下暗物质实验室,实验室上方有2400米厚的岩石层,可将穿透力极强的宇宙射线隔绝到只有地面水平的大约亿分之一,其中使用的是我国自主设计的高纯锗探测器,用来测量暗物质粒子与锗晶体碰撞时产生的热。
  2015年12月17日,我国成功发射首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”,科学家们将通过高能量分辨和高空间分辨,观测高能电子和伽马射线能谱和空间分布,寻找和研究暗物质粒子;通过测量TeV(十亿电子伏特)以上的高能电子能谱,研究宇宙线起源;通过测量宇宙线重离子能谱,研究宇宙线传播和加速机制。悟空预计在轨工作三年,前两年主要是巡天观测,第三年根据观测结果进行定点扫描探测。
  有关暗物质的具体探测方法和“悟空”的工作原理,大家可以搜索知乎中“中国科普博览”中国暗物质粒子探测卫星首席科学家常进先生的详细解释(见问题“暗物质粒子探测卫星的工作原理是什么”)。

  那么估计大家对暗物质应该都有一个整体的印象了,下面简单介绍一下暗能量。其实,关于暗能量,科学家们知道的比暗物质少多了。但是在现代,暗能量对宇宙来说可是占主导地位呢。


  首先,根据2013年普朗克团队公布的测量结果,宇宙的年龄是138.2亿岁,其中包含4.9%的普通物质,26.8%的暗物质以及68.3%的暗能量,由此可见,与普通物质和暗物质相比,暗能量在当代宇宙占了大得多的份额。
  其次,暗能量不是某种粒子,你不能去探测它,甚至对它的特性人们还一无所知。比如,暗能量是否是一个常量——不随时间和空间而改变?如果它是不变的,那么随着宇宙的膨胀和物质密度的降低,引力的效应会越来越小,暗能量(具有反引力效应)对宇宙的影响就会越来越大,产生越来越大的膨胀加速度,宇宙就会沦落为大寒冷。如果暗能量不是常量,它会随着时间和空间而改变,那么它就可能是物理学中前所未知的某种特别的动力学场,那么它会随着时空的变化对宇宙产生什么影响又是一个新的课题。
  美国成立了一个暗物质专门委员会(The Dark Energy Task Force),2006年公布了推荐的研究暗能量的几种方法。例如,通过Ia型超新星进行深入观测。天文学家们希望有一颗望远镜卫星帮助他们。又如,重子声学振荡(BAO)。1970年,普林斯顿的物理学家Jim Peebles已经注意到,在形成宇宙微波背景的过程中,宇宙学扰动(cosmological perturbations)会激发快速穿越本初气体的声学振荡(声波),形成相距43.6万光年的波峰。波峰之间的距离会随着宇宙的膨胀而膨胀,到今天的距离已经达到4.76亿光年。星系通常会在波峰上形成,通过测量不同年代的星系的分布,可以了解波峰随时间的变化,进而了解不同的时间宇宙膨胀的变化。还有弱透镜效应,与前一种方法相比,这种方法更为间接。以及,用南极望远镜进行的一系列观测。
  2001年,南极天体物理研究中心的“角尺度干涉仪”(Degree Angular Scale Interferometer)(主要观测宇宙微波背景的温度及其起伏)探测到了暴涨理论所预言的声波表征性分布模式,宇宙在婴儿时期的声音具有3个波峰。2002年,角尺度干涉仪又对偏振进行了观测。温度和波动可以告诉科学家宇宙物质的分布,偏振——光子从物质中解耦出来时的方向——则会告诉科学家们物质运动的方向。和阳光经湖面或路面反射后会发生偏振一样,宇宙微波背景辐射在穿行时会因被电子散射而出现偏振。根据预言,引力波会微小地改变这一偏振的模式。当这些涟漪在时空中传播时,它们会以一种独特的方式来使电子发生位移,由此在CMB中留下它们的印迹。观测的结果让科学家们欣慰,因为这个结果是按照预期水平存在的。
  使用南极望远镜进行观测的天文学家们并没有多在意他们所在之地的极寒与偏僻,他们也没有因为在这里工作的苦累、寂寞而退却,相反,他们把在南极工作作为一种奖励来“赢得”。他们不仅要进行一系列科学观测和分析,还需要对仪器进行极其细致的维护和修理。他们希望通过对星系团的丰度和距离的观测计算,弄清宇宙历史上暗能量是如何影响大尺度结构的发展的,他们想探测出暗能量与物质引力之间漫长的拔河比赛的具体细节。

  一切都在继续,随着人们知道的越多,人们感觉到的未知就越多。到现在,科学家们已经深深地感到一个巨大问题的存在:怎样在广义相对论(有关至大的物理学)与量子力学(有关至小的物理学)之间做出调和?这个问题,几十年来一直没有得到解决。而有关暗物质和暗能量的问题和这个问题紧密相关。
  同时,理论学家们也提出了很多大胆的设想,例如,假如暴涨能够让一个量子宇宙鼓胀成为一个存在,那它为什么不能让许多个这样的宇宙成为存在?按照量子理论,我们所在的宇宙的这个暴涨泡泡将有可能是全部10的500次方个暴涨泡泡中的一个,每一个暴涨泡泡都形成一个自己的宇宙。
编辑于 2017-02-01问什么问题我就回答什么问题

公理部分:

暗能量和暗物质的名称很像,但是其实没什么本质联系。你问我为什么他们名字很像,都有一个“暗”字,因为无论是暗能量还是暗物质,都是”不可观测“的。目前我们可以初步假设他们并不接受电磁力,所以我们只能通过引力或者其他作用猜测他们的存在。

有趣的问题是,除了不可观测之外,他们的不同之处在哪里?

“暗物质”依然是物质,只是“看不到”,所以会出现一些相对而言更可靠的判据,比如引力透镜,被弯曲的光线,都能证明暗物质存在的假说不一定是错的。

而暗能量却不是我们已知的宇宙的正常能量,按道理说,引力作用必然引起物质汇聚,然而事实上宇宙在加速膨胀,这点是通过观察红移证明的。这种未知力量被称为“暗能量”。

我个人意见:


我们可以考虑一些被忽略的关键问题,好比说我们知道强力和弱力只有在短程中才会体现出来,那么反过来说,是否有某种并没有被四大力归类的力能够在长程情形下才会发挥作用?然后这种力或许就是暗能量?

至于暗物质,这个说法还能囊括更多惊人的结论,如果有种完全不受四大力影响的物质在宇宙中存在(好比基本无法观测的中微子,这是个不恰当的比方),那么这肯定是个暗物质,但是我们是否应该认为它是存在的?或者我们可以据此推测出,宇宙中根本不只是存在四大力,而是对于部分粒子而言,他们能够接受的力有限,就好比中子不受到磁力影响。好比我们现在声称的暗物质,是否就联系着宇宙中更多的力?

我认为,这是解决暗物质和暗能量之间关系的方向。发布于 2015-06-29简单来说,暗物质是对目前人类暂时无法探测出来但根据方程应该存在的物质的称呼。
同理,暗能量是对目前人类暂时无法探测出来但根据方程应该存在的能量的称呼。
它们都不是一种确定性的存在,所以才被称为“暗”,当我们能够把它们检测出来之后它们肯定换上真正的名字了。
二者分别是对宇宙膨胀速度和星系自旋速度这种现象的猜想和解释,因为连证明它们自身的存在都很困难,所以更无法证明它们有何联系。编辑于 2015-06-28人本身是一个能量场,生物电是生命活动的一个基本特征,人的大脑在活动时产生脑电波,不同的念想以不同的频率向外传递。脑电波是一种特殊的物质波。地球接收到13亿年前的引力波,这种波动在时空里无限传播。那么我们人的起心动念,所产生的脑电波就会被这个时空,完整的,永久地传递。量子力学中量子纠缠理论,有共同来源的两个微观粒子之间,存在某种纠缠关系,不管他们被分开多远,只要一个粒子发生变化就能立即影响到另一个粒子,相互“感知”和影响对方的状态。那么人的善和恶,被这个时空以两种不同频率的波记录,两种波在时空中不同的位置。当身体消亡时,人的灵知或者说是“灵魂”就会和之前留下的两种波发生共振,当你的“灵魂”是善的时候,就会被带到天堂,当你的“灵魂”是恶的时候就被带到了地狱。这是不是就是佛经里的因果报应,轮回的线条呢?发布于 2016-06-17依据用途来说明两者不同。
暗物质用于解释星体运动状态初期理论计算值和实际观测值之间的差异。
暗能量用于解释为何宇宙在引力的作用下依然膨胀。发布于 2015-06-27还收到了邀请,受宠若惊~
粗浅说一下自己的了解吧,也不是理论专业的。暗物质猜测最初来源于行星运动观测数据的失常,还曾作为之一万有引力使用范围的实验证据,貌似也是很扯淡的了,主要根据万有引力公式计算的恒星的质量和实际观测值(也有大量合理预测成分)差距太大,所以科学家觉得宇宙中还有不能被观测的质量,就是不能接收到发出的光,实验发射的光线也不能被反射(不同于黑洞,了解宇宙天体运动主要靠电磁波的反射,比如射电望远镜,暗物质主要是被认为不能发射电磁波,黑洞则是对于光子的束缚),不过由于暗物质能量密度预测值太低,难以给出有效测量证据。
后来Harb定理计算的宇宙膨胀最小密度,和实际值有出现的差别,已知的星体密度难以支撑宇宙的膨胀和熵交换,所以暗物质这个事情又得到重视。
不过我自己是不怎么相信暗物质的假设,纯粹从万有引力的引力传播来说,有了介质,这个波应该是可以观察得到的,要么就是太弱了~谁较你万有引力只有电磁力的量级咧~

暗能量我实在是不清楚了~~~编辑于 2015-06-26我看那么多专业人士回答说,暗物质和暗能量是不同概念的东西,不宜并举,这种说法在我这个民科人士看来就是个屁
们的联系就是它们按照这个成分比例和普通物质一起组成宇宙。
“普朗克卫星”得出的宇宙成分及其所占比例为:普通物质占4.9%,暗物质占26.8%,暗能量占68.3%。
这是科学家建立模型推导出来的数据,并写入了教科书。
它们之间的区别就是你们说的那样,暗物质是星系通过引力透镜测出的质量比通过光学手段测出的质量多出来的那一部分假设物质,暗能量是宇宙中一种能对抗引力让其加速膨胀的假设能量。
很简单的问题,扯那么一大通掉书袋很有意思吧~编辑于 2017-02-13  汪洁:科学有故事 :仰望星空:18暗物质和暗能量-喜马拉雅fm
  从这里听来的,如果说错了肯定是我先记错了转述错了。
  就简单比喻下这两个的概念。

  暗物质:把银河系比作一个自旋的陀螺,它会把河内星系都往外甩,但是由于星系间有万有引力的作用,星系往银河系中间聚集,所以形成了现在银河系稳定的态势。人类曾经是这么认为的...实际观测的结果,银河系的自旋速度太快了,快到我们观测到的银河系内所有的星系的质量所产生的引力都不足以抵消银河系自旋产生的离心力,银河系应该早就分崩离析了才是。所以,这其中一定有一种足够大质量的物质我们没观测到

  暗能量:因为宇宙大爆炸,宇宙一直在膨胀,且因为大爆炸的能量还没消耗完,所以宇宙是以加速度膨胀的。但由于万有引力,物质最终都会向宇宙中心聚集,所以会给宇宙膨胀提供一个减速度,所以人类一般认为,宇宙会经历,加速度膨胀-膨胀加速度减小-匀速膨胀(膨胀加速度为零)-减速度膨胀-膨胀速度为零-宇宙坍缩(其实就是你开车加速开到百公里小时然后刹车减速然后倒车)。但是实际观测结果,膨胀加速度减小到一定程度后,宇宙突然又开始加速膨胀了,这一定是一种神奇的力抵消了万有引力,推测可能是“物质之间距离达到一定距离时会产生的一种斥力”,产生这样的力需要能量,但是我们人类观测不到。
编辑于 2017-02-21暗物质的本质是什么?


暗物质——空间构成物,类似许久以前人们所说的以太。就像在纸上画一个二维世界,里面的人是感觉不到纸的存在的,相反,他们认为周围全是空间,什么都没有,除了你画上去的东西。对于上帝而言,我们所说的暗物质就是一种实实在在的实体、充满这个三维世界的空“空间物质”,我们看不见摸不着,因为那种物质对于我们来讲就是空间,承载和容纳我们这个世界所有物质的空间,不过它也是物质啊,也会对这个世界里它所承载的所有物质有物理作用。但是在高维世界的人来看,暗物质看得见摸得着,整个宇宙就是一坨暗物质球、或者暗物质块儿,里面承载支撑着这个世界每一个物质粒子的存在。这个宇宙中没有暗物质的地方,对于我们来说,就是世界的边缘,要么进不去,要么就是进入高维世界的入口,对于高维世界来说,那里就是三维世界的空洞、与他们所处的高维世界同属一体了。比如我们在纸上画的二维世界,在其中一处纸上,挖一个洞,那里对于纸上的二维人来说,就“不存在世界”、“理解不了洞里有什么”,对于他们来说,那个洞的边缘和整个纸的边缘(他们世界的边际)是一样的,不可逾越,因为那里跟他们的世界之外一样没有二维物质,没有“空间”承载二维物质。当二维人有足够的办法越过那道边际、进入了纸上那个空洞的时候,他就瞬间进入了三维空间了。我们也一样,如果找到这样的“暗物质空白处”,也许就找到了进入高维空间的入口了。进入高维世界后,“俯瞰”这个三维世界,就会看清楚暗物质,即这个世界的基本构成物,是什么样子了。编辑于 2016-06-10首先这两个概念虽然都有暗这个字 但是它们并不关联。
现有的科学理论已经到了要变革的边缘。
因为现实观察到的形象目前的科学理论解释不了。
暗物质概念的产生是因为按现有的理论计算的出来的引力太小,没办法支持观察到星体运行模式。所以引进了暗物质这个概念。
暗能量的产生是因为科学家认为因为有引力存在,所以不应该观测到星系间距离在加速拉大。所以引进暗能量来抵消引力的作用。
个人认为这两个概念不过是给快崩溃的旧理论打补丁。并没有实质用处。发布于 2016-05-24  暗物质是一种物质,暗能量是一种能量,物质和能量是不同的理念,我们不应把暗物质等同于真空能。暗物质是暗能量的能量载体,真空能(暗能量)就是依托在暗物质上,才造成暗物质的膨胀,这种膨胀造成粒子必需满足一种平衡才能稳定存在,这个平衡就是普朗克恒量。
  龙游张颖还要说:数学是物理学的工具,理性的数学计算与外部世界竟是这样的接近,这种奇异的现象不是唯一的途径,如果通过这条窄径其结果是~~不需要原因地就进入了天堂。
编辑于 2017-04-17谢邀,暗物质与暗能量是完全不同的概念。

暗物质是引力自吸引的,这点与我们平常接触的物质一样。它并不发光,只是描述宇宙中一种非常普遍的微弱的质量分布。从星系边缘的天体旋转速度的反常,我们推断出暗物质的存在,但无法观测到它。

暗能量是引力自相斥的,并且弥散在整个宇宙中。因此通常它也被当作是宇宙加速膨胀的原因(我们能够观察到宇宙膨胀,但并不满足哈勃定律所描述的恒定加速,由此推断出压强为负得暗能量的存在)。

换句话说,暗物质的自吸引解释了宇宙的构成,暗能量的自相斥解释了宇宙的膨胀,本质上都只是对反常的观测结果做出的一个理论假设,并无直接联系,只是由于不可观测性共用了一个“暗”字而已。

还请天体大牛们来进行详细解释。发布于 2015-06-26简单来说,星系本身的万有引力不够大,无法维持自身结构,科学家猜测存在一种具有一定质量的物质充斥了星系,构成星系的骨架。并取名暗物质。

科学家还发现宇宙在加速膨胀,然而在万有引力的作用下宇宙是应该坍缩的。于是科学家推测存在某种力在推动宇宙膨胀,并给这种力取名暗能量。编辑于 2017-07-17据我了解,暗物质直到现在也没有被真正观察到,最初的提出是因为大质量天体在运行过程中发现根据仅有的万有引力根本提供不了足够的引力来维持其在轨道所需要的向心力,牵引力等。最初一直搞不明白为什么会如此,后来有人提出暗物质概念,暗物质基本上就是有相当大的质量有些材料说目前观测到的质量仅仅占宇宙总质量的很小一部分,其余绝大部分都是暗物质以及暗能量。因为暗物质的某些特性,所以我们暂时并不能通过望远镜,微波,以及宇宙射线等目前已知的手段来管测到。
准确来说,就如同黑洞一般,暗物质目前还没有真正被观测到,但是根据数学计算,应该存在没有被观测到的物质,这就是暗物质,有点类似于海王星,海王星也是由于赫歇耳观测天王星后发现轨迹偏离正常“轨道”,最终经过计算认为应该还有一颗行星,最终找到了天王星。
至于暗能量,物质是伴随能量一起的,就如同太阳有核能光能内能等等,暗能量应该是暗物质的一种特性,同时更有可能是维持暗物质的能量基础(主管臆想的)。可能一个物体,包括两方面,一个是可见的物质,另一个层次是能量,能量是维持物质保持现有状态即某种平衡的基础,当把能量抽离,这个物体因为没有能量支撑就会坍塌变得更加无序(有的热力学第二定律的味道),能量是其根本,就像人,肉体和灵魂。没了灵魂,肉体就会死去,同样,单纯的灵魂也是不存在的,灵魂需要肉体的寄托。因此,暗能量应当也需要暗物质寄托的基础。当能量过于庞大,物质过于稀少即物质/能量减小到一个限度时,能量作为动力可能会使某一个小暗物质粒子逃逸,最后有可能会被我们借助某些工具所观测到,但是这很可能具有极大的巧合性。而当物质/能量增大到无穷时,即物质很多,能量趋近零,很可能会因为能量不足以支撑物质的形态而发生不可思议的现象。
这个现象可能是被打破平衡后的物质能量重排,即在外来能量干扰下,物质重新被填充能量。因此,想要达到上述两种极端情况其实很有可能太难,因为这是理想化的东西,更有可能的就是物质/能量比值有一个限定的范围,而这个范围有着特殊的定义,或是这个空间的时间,或是这个空间的稳定性。
总之,宇宙在我们面前依旧很是神奇。就像爱赛克.牛顿所言,在科学的大海面前,我们仍旧只是沙滩上玩沙子的孩童。她的神秘和未知依旧值得我们探索,而我们的征途,也依旧是那星辰大海。
(注:暗物质一段,霍金的宇宙大爆炸有更详细的解释,暗能量一言,包括物质/能量比,都是刚才猜想出来为了解释对暗能量的,因为之前很少看到巨著们对于暗能量的论述。因此准确性实在不敢恭维,而作为医学生的我暂时没有能力也没有时间是证明其真伪,所以请读者带着批判性眼光去看待它,当然,如果有幸给您提供了帮助,也欢迎私信我邮箱”Jesse7991@163.com)
谢谢收看
发布于 2017-05-27宇宙各星系中的暗物质物理性质也有不同的区别,这些差别来自古星球的演化与转变的能量大小。暗物质在不同星系中也有强弱之分,因此,物理性质也有不同的区别。发布于 2016-12-23暗物质应该存在,物质之间以引力为主,正反物质之间以斥力为主,两者可以互相转化。发布于 2015-12-31  老子有方法,可解暗物质谜题
  科学的发展总能给人类带来福祉。蒸汽机引发的工业革命,给人们带来滚滚的财富,并使捷足先登的英国领先发达起来。电子技术的应用,实现人类社会的现代化,也让率先垂范的美国得以强大。
  目前,世界科研前沿正在探索的暗物质,已被科学界认定为人类有史以来所面临的最大机遇。并因探索之中面临最大的挑战,将其列为全世界科学领域的世纪谜题。许多国家投入巨资,采用多种方法予以探索,期望率先获得突破。
  我研究发现,老子著述的《道德经》中蕴藏着破解暗物质谜题的成功方法。我们学用该方法,可为探索暗物质另辟蹊径。为使该方法广为人知,尝试着将粗浅认识写成《悟道》一文。文中列举出:老子对无形物质十项特点所作的论述,能与现代科学的最新研究成果全面相互印证。从而说明老子有探索宇宙奥秘的成功方法。
  现将 “我的‘悟道’”,及《悟道》正文附后。敬请诸位审阅,给予指教。
  欢迎有识之士参与探讨研究,共同诠释老子的方法,让其为今所用,造福人类。
  谢谢
  李明
  二O一六年十月八 日
  我的“悟道”
  我结合现代科学家描述的暗物质,对老子讲的道进行探索性研究,写成《悟道》一文。文中从全新的视角对道予以诠释,从而发现老子有奇特的方法,我们可用来为探索暗物质另辟蹊径。
  暗物质与光线不发生作用。由于人眼睛看东西是通过感受光线来实现的,因此,采用常规方式,包括动用现代仪器设备都不能对其进行观测。目前,科学界通过引力效应等方式,证实暗物质的客观存在,已将其列为全世界科学领域的世纪谜题。
  究竟何为道?千古以来仁者见仁,智者见智,始终未有统一定论。如今的人们普遍认为道仅仅是道理、道义和道德等“精神”层面的含义。只有部分国学专家们异口同声地说:“道是物质性的”。但是,无人对此做过深入探究,并未阐明道是什么样的物质。
  拙作《悟道》一文解读出:老子讲道之中,首先阐述他对道“物质”的探索认知,尔后才谈其“精神”层面内涵。该道物质与暗物质颇为相似,两者同属“视之不见……听之不闻……搏之不得”的,也就是看、听、摸等常规方式不能予以感知的物质,应称之为无形物质。老子对无形物质十项特点所作的论述,能与现代科学的最新研究成果全面相互印证,说明他有成功的探索方法。老子那个时代,一无科研团队,二无仪器设备,他能获此成就,足见其方法是卓有成效的。我们应当予以关注。
  既然道与暗物质同属无形物质,那么,能对道实现探索认知的成功方法,自然可用来破解暗物质谜题。关键是要将该方法诠释出来。这是弘扬中华民族的传统文化,也是世界科学的最新科研课题,具有现实意义与历史意义。为此抛砖引玉,正是《悟道》一文的初衷和落脚点。
  李 明
  二O一六年九月二十八日
  悟    道
  ——浅谈“道的物质性”
  李
  明
  目   录
  前  言
  一、道是一种物质
  (一)道由粒子构成
  (二)道能独立存在
  (三)道的状态稳定
  (四)道的形体巨大
  二、道是无形的物质
  (一)道是摸不着的物质
  (二)道是看不见的物质
  (三)道是寂静的物质
  三、道的存在形式及其他
  (一)道以粒子流的形式存在
  (二)老子对道的认识过程
  (三)宇宙起源于道
  悟
  道
  ----浅谈“道的物质性”
  李
  明
  前    言
  道的内涵博大精深,悟道是个大命题。本文只是从全新的视角,阐述对“道的物质性”,研究之后的粗浅认识。认为道是一种无形的物质。并指出,老子有奇特方法,我们可用来为探索暗物质另辟蹊径。
  所谓“道的物质性”,是根据编著“国学典藏”书籍的专家们【注
  1】,有关 “道是物质性的”论断,引申而来的。意思是指道所具有的物质方面含义。实际上,究竟何为道?自古以来,仁者见仁,智者见智,众多学派解释各异,始终未有统一定论。时至今日,人们普遍认为,“道”是哲学的概念,其仅仅有道理、道义和道德等“精神”层面的含义。
  我原先只晓得道有“精神”层面的含义,直到一个特殊机遇的出现,才逐渐有了新的认识。那是
  2009年底读《新文化报》,得知美国科学家发现的暗物质,是一种“不可见”的东西。受此启迪,联想老子讲道之中也谈到“视之不见”,便将道假设为“不可见”的物质。尝试着以此思路研读《道德经》,结果大有豁然省悟之感。即:此前读该书所累积的种种疑窦,逐个地迎刃而解了,并渐渐对道有了新的理解。
  2010年收看央视“哈勃望远镜二十年”系列节目时,发现其中对暗物质的描述,多与老子的论述相契合。为探究竟,广为收集暗物质资料,将其与老子的相关论述进行对照比较。令人惊诧不已的是:科学家们所描述的,暗物质区别于普通物质的诸多特点,基本上都能在《道德经》中找到与之相对应的内容。
  所说的暗物质,是现代科学发现的,宇宙中客观存在的,与光线不发生作用的,采用常规方式,包括动用现代化的各种仪器设备,都不能予以观测的一种物质。目前,主要通过引力效应等方式,证实暗物质的客观存在。科学界认定暗物质是人类有史以来所面临的最大机遇,并将其列为全世界科学领域的世纪谜题。
  我结合现代科学阐述的暗物质,对老子所讲的道进行探索性研究,取得了初步的研究成果。发现老子讲道之中,不仅谈论道“精神”层面的含义,还论述了道的“物质”性。解读老子的相关论述,表明道并非人们平常熟悉的普通物质,而是看、听、摸等常规方式不能予以感知的无形物质。
  中华民族传统文化中蕴含着巨大的宝藏,应当让其为今所用。我认为道是传统文化的精髓,若能弘扬道,将道与现代文化相融合,则会获益匪浅。而要弘扬道,就要对道的内涵,包括对道的“物质”性予以解读。为此,经过六年来的悉心努力,将学道心得汇集成文,其中第一篇称为《悟道》。本文诠释道的各项特点,将其与暗物质进行比较,对道的“物质”性予以探讨研究。旨在抛砖引玉,诚望有识之士,不吝赐教。
  一、道是一种物质
  所谓的物质,就是独立于人的意识之外的,客观实在的东西。人类生存于物质所构成的世界之中。就连人的身体都是由物质长成的。按理说,我们对须臾不可离的物质,应是非常熟悉的。但是,宇宙是很复杂的,其中的物质是多样性的。目前,人们对于宇宙中深层次的物质,还不够了解。尚需依据老子的相关论述,方能知晓道是一种物质。
  老子直白地阐明,他将自己所发现的,未知其名称的一种东西,命名为道。他说:“有物混成,先天地生,寂兮寥兮,独立而不改,周行而不殆,可以为天地母。吾不知其名,强字之曰:道。强为之名曰大”。此为第二十五章的一段话。意思是说,有种东西浑然而成,其先于天地而生,寂静,密度稀疏,能独立存在,且不改变原样,周而复始地运行,并不会发生危险,能够作为天地的产生来源。我不知晓其名称,勉强用个字来命名,叫做:道。勉强为其形态做个描述,叫做大。
  品味该段话,不由得想到居里夫妇。他们发现一种未知的东西,将其命名为“镭”。并通过对镭等放射性元素所作的研究,获得了诺贝尔奖。实际上,每个科学家发现了前所未见的东西,都要为其命名,并讲述他的研究成果。老子的上述这段话,有如科学家们的通常作法。即阐明:他发现浑然而成的一种东西,不知其名称,将其命名为道,并阐述了该东西所具有的诸多特点。
  逐项解析这些特点,可见其均符合“物质”的基本特征。如:对其中的“可以为天地母”,也就是对道能够作为天地的产生来源予以考量。即可知:凭着我们的意识,根本不能将天地制造出来。因此,能产生天地的道,必定是独立于人的意识之外的,宇宙中客观存在的物质。
  再如:根据“运动是物质的属性”这个定义,衡量上述的“周行而不殆”,便可知:周而复始运行着的道,具有物质的属性。属性是事物所具有的性质,是一事物区别于其他事物的根本所在。由此可见,国学专家们有关“道是物质性的”论断,确属真知灼见。
  现选取道符合物质基本特征的几项内容予以解读,并将暗物质的相关特点,与之进行对比研究。
  (一)道由粒子构成
  物质都是微小粒子组成的。科学研究发现,生物是由细胞组成的。细胞,及其他各种物体是由分子组成的,分子是由原子组成的。再细分下去,更小的是基本粒子、夸克、中微子等等。
  老子讲的“寥兮”,意思是说,这种东西密度稀疏(兮是古文中的语音助词,本文不予解读)。
  首先,解析“寥兮”,可知其中存在着粒子。如说寥若晨星,就是将星球视为天空中的粒子;说基本粒子构成了原子,则是将质子、中子和电子看作是原子中的粒子。
  关于道中有粒子,老子还有更为确切的论述。即:“窈兮冥兮,其中有精,其精甚真”(第二十一章)。该“精”,是极微小的粒子。其实,这一章是老子在讲解他采用奇特的方法,对道实施观察感知的实际情形。上面摘录的这段话,意思是说,他在进行观察期间,当达到深沉的程度时,能在深奥的层面上,见到道中存在着极微小的粒子,该粒子在那个时候所见甚为真切。
  现代科学的相应论述是:“在标准模型给出的
  62种粒子中,有可能是暗物质粒子的只有三种中微子和三种反中微子”(“暗物质综合资料”,以下简称“注
  2”第55页)。  
  道与暗物质相似的特点之一:两者都存在着极微小的物质粒子。
  其次,解析“寥兮”还可知,道中的粒子,其密度是稀疏的。人所共知,稀疏与否是相对而言的。也就是说,需要有参照物与之相比较,方能鉴别其是否稀疏。
  我认为老子是以大家熟悉的普通物质作为参照物,来与道相比照。只有这样,人们才会对其有所认识。因此所讲
  “道”的密度稀疏,即表明在同等尺寸的空间范围内,能容纳较多的普通物质粒子,却只能容纳较少道的粒子。
  现代科学的相应论述是:“科学家们还在此次研究中确定了暗物质微粒分布的密度,譬如,在地球上每立方厘米的空间如果能够容纳
  1023个物质粒子,那么,对于暗物质来说这么大的空间只能容纳三分之一的微粒”(“注
  2”第21页)。
  道与暗物质相似的特点之二:两者粒子的密度,均比普通物质的密度稀疏。其中,老子只作了定性论述,现代科学指出了量化数据。
  (二)道能独立存在
  所有物质皆为客观存在的东西。有的物质能独立存在,有的物质须得依赖其他东西,才能存在下去。
  老子讲的
  “独立”,意思是说,道这种东西能够独立存在。
  依据老子的论述,万物需要依赖于道,才能得以存在。他说:“道者,万物之奥”(第六十二章)。该“奥”是荫庇。意思是道乃是万物得以荫庇的东西。老子还说:“大道汜兮,其可左右,万物恃之以生……”(第三十四章)。意思是说大道广泛地充盈于宇宙空间,其能够掌控一切,万物依赖道而得以产生……。这就说明,万物需要依赖“道”的荫庇才能得以产生和存在。关于万物得到了怎样的荫庇,老子说:“万物负阴而抱阳”(第四十二章)。解读老子的相关论述可知,万物皆在阴与阳的包容之中,才能得以存在。
  道本身能独立存在,并以阴阳包容的方式荫庇着万物。
  现代科学的相应论述是:“
  2007年
  1月,暗物质分布图终于诞生了……将星系的图片与之相重叠,我们看到星系与暗物质的位置基本吻合。有暗物质的地方,就有恒星和星系,没有暗物质的地方,就什么都没有。暗物质似乎相当于一个隐形的,但必不可少的背景,星系(包括银河系)在其中移动”(“注
  2”第22页)。
  道与暗物质相似的特点之三:两者均包容着万物。老子指出了道以阴阳包容的方式荫庇万物,使万物得以产生和存在。现代科学发现了暗物质包容万物,并未谈及其有何意义。
  (三)道的状态稳定
  任何物质都有其自身的存续时间。其中状态稳定的物质,其存在时间较长,便是寿命长。反之,其寿命就短。
  老子讲的“不改”,意思是说
  , “道”不改其原样。这说明道的状态稳定至极,其寿命是长久的。
  我们熟悉的各种东西,其状态均不稳定,每时每刻都处于改变之中。放射性元素有衰变;生命有新生与老化,全都来去匆匆,草本植物和昆虫,多为一岁一枯荣;岩石逐渐地风化粉碎,钢铁亦会疲劳变脆,地壳演示着苍海桑田的变迁,宇宙也处于成住坏灭的演变之中。普通物质世界中的一切,全都被自然法则裹挟在易变的洪流之中。
  老子说道能够“不改”,表明自然法则只是普通物质世界中的法则,而道不是普通物质,就不受此法则的制约。该“不改”的特点决定了“道乃久”(第十六章)。意思是道乃寿命长久。若与道相比,则“天地尚不能久,而况人乎”(第二十三章)。
  现代科学的相应论述是:暗物质的“寿命长意味着它的寿命必须与现今宇宙年龄相当,甚至更长”(“注
  2”第10页)。
  道与暗物质相似的特点之四:两者皆寿命长久。老子指出,若与道相比,天地的寿命相形见绌。现代科学认识到暗物质的寿命不低于可见宇宙的现有年龄。
  (四)道的形体巨大
  每种物质都在宇宙中占有一定的空间。占空间大的物质,即为形体大,反之便是形体小。
  老子说:“强为之名曰:大”。该“名”,是形态。意思是说,勉强为道的形态作个描述,叫做:大。
  大与小是相对而言的,所说道的形态大,是以什么东西作为参照物,所做出的判断呢?在上面那句话的下文中,老子还说:“故道大、天大、地大、人亦大”。言外之意是说,因为道大,才使得天、地、人都随之而大。由此可知,道比天大,比地大。老子用天地作为可见宇宙的代名词(见下文)。所以,道比可见宇宙大。
  现代科学相应论述是:“暗物质(包括暗能量)被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题,它代表了宇宙中
  90%以上的物质含量,而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的
  10%不到”(“注
  2”第1页)。        
  道与暗物质相似的特点之五:两者都比全部普通物质所构成的可见宇宙还要大。老子并未指出道究竟有多大,现代科学测出了暗物质在整个宇宙当中所占有的质量比例。
  二、道是无形的物质
  所谓无形的物质,并不是其本身没有形状,而是专指采用看、听、摸等常规方式所不能感知其形状的物质。根据老子将此类物质称为:无形的东西(即“无名”)。及:是叫做没有形状的状态(即“是谓无状之状”)等相关论述。本文将其解读为:无形的物质。
  实际上我们熟悉的物质,皆为看得见、摸得着的,听得到其声音的物质。科学界已将其统称为普通物质。相反,老子讲的道,及现在发现的暗物质,都是采用常规方式不能予以感知的物质。此两者同属无形的物质。
  迄今为止,除了对暗物质的探索之外,人类科学所做的各种研究,基本上都是对普通物质世界在进行认知与开发。而对深层次的物质,即对无形物质的事理,还知之甚少。
  老子讲道,就是阐述他对无形世界进行探索,所取得的研究成果。其中,他为了让人们对道能够有所了解,还专门描述了采用看、听、摸等常规方式,对道等无形物质进行观察的实际情形。他说:“视之不见,名曰夷;听之不闻,名曰希;搏之不得,名曰微。此三者不可致诘,故混而为一。其上不皦,其下不昧,绳绳兮不可名,复归于无物。是谓无状之状”(第十四章)。该“名”,前三个名是某种现象的名称,第四个名是形态;“诘”,是追问(究竟),因该文是在讲述观察探索的事,故应为探究;“皦”,是明亮;“昧”,是昏暗;“绳绳”,是连续不断。意思是说,看这个东西看不见,这种现象叫做夷;听这个东西,听不到,这种现象叫做希;摸这个东西,摸不着,这种现象叫做微。该眼、耳、手三种感官单独使用,不能实现对其的探究,因此,将看、听、摸混合成为综合性的一种方式予以使用。却因其上既不明亮,其下又不昏暗,连续不断的努力,仍不能见其形态,反复做着如此尝试,终归未见其物。是这种东西叫做没有形状的状态。即为无形。
  上述可见,老子先是看、听、摸,又用综合性的方式进行观察,且反复予以尝试等等。可谓是竭尽全力了。若无明确的标的物,这一表现实在叫人无法理解。由此表明,当时老子已经明确知晓身边存在着无形的东西,晓得“道”的粒子流不断地穿越星球,穿越人体(见下文)。知此之后,一个疑问油然而生,为何人们对此毫无所知呢?为了探明究竟,于是有了上述的那一幕……。结果表明,采用常规方式进行观察,无论如何努力,也都不能对道的存在状态予以感知。
  既然道是客观存在的物质,为何常规方式不能对其实施观察呢?通过探究,发现道有“无碰撞”的属性,所以使然。现对此予以解读。
  (一)道是摸不着的物质
  普通物质能够被我们摸得着,是因其有“碰撞”的属性。此类物体相触碰时,作用截面上有碰撞力,若是用手去摸,通过感受其碰撞力的阻碍作用,就能感觉到该物体的存在。碰撞力强的物体显得坚硬,反之则较为柔软。这样的物体,在运行中相碰触,会有损伤。其中固体物质的碰撞力较强,造成的损伤也较严重。一只鸟就能将飞行中的飞机撞毁。即便看似柔弱的水,其碰撞力也有水滴石穿,及洪水改变地貌等现象为证。只占水的密度八百分之一的空气,形成台风,都能摧枯拉朽等等。
  科学家指出,暗物质具有“无碰撞的特殊特性”。并说“无碰撞指的是暗物质粒子(与暗物质和普通物质)的相互作用截面在暗物质晕中小的可以忽略不计”(“注
  2 ”第10页)。根据这段话,可将“无碰撞”性的定义梳理为:物体与其它物体相碰触时,其作用截面的碰撞力极小,达到可以忽略不计的程度。
  用上述定义予以衡量,可见道也有“无碰撞”的属性。这由老子的论述便可知晓。他说:“弱者,道之用”(第四十章)。意思是说:弱的属性,体现在“道”与其它物体发生相互作用的时候。
  关于道与其它物体相互作用时的实际情形,
  老子说:“天下之至柔,驰骋天下之至坚,无有入无间。”(第四十三章)。该“有”字代表普通物质。普通物质有“碰撞”性,道却截然相反,具有老子所讲的“至柔”表现。因此,其中的“无有”,就是说:道没有普通物质那种碰撞的属性。该段话的意思是,天下至极柔弱形体的物质(道),穿越于天下至极坚固的物体(星球等)体内,是因为其没有普通物质那种碰撞的属性,故能进入没有间隙的物体之中。
  实际上,老子有奇特方法,能对道进行观察。上述这段话就是描述他在观察期间,所见到的奇异景象。即见到道的粒子在星球等至极坚固的物体体内自由穿越。此情此景有悖于我们的常识,令人不可思议。但历经长期探索,透过表面现象之后,使他明白了,因为道具有弱的属性,才使得道与其它物体相互作用时,具有至柔的表现。所说的至柔,即为碰撞力至极弱小,接近于零。因此,该弱的属性,则正是“无碰撞”的属性。
  老子还曾经无数次用手进行抓摸,并用身体予以碰触,尝试着对道的存在状态予以感知。明明碰触到了,却总是不能感觉到,即“搏之不得,……绳绳兮不可名”。这表明道与人体相碰触,人并不会有感觉。
  现以我们熟悉的事来做类比。即:用手抓摸空气,并不能感觉到其存在。这是因为空气的碰撞力甚弱。同理,道的碰撞力更弱,其接近于零,用手去摸这样的物体,自然不能有所感知。
  结合“周行而不殆”,可理解为:道能进入没有间隙的,且至极坚固的物体体内。其周而复始地运行于宇宙之中,穿越星球,穿越人体,既无阻碍,亦无危险,被穿越的人也毫无感觉。
  其实,X光透视时,其光的粒子穿越人的身体,人也是感觉不到的。还有r射线的穿透力更强。普通物质范畴之内的X光和r射线,都有这些超常的现象。而存在于普通物质之外的道,有上述表现,应当不难理解。
  上述表明,宇宙中的物质分为两大类型,一是有“碰撞”性的物质,也就是我们熟悉的普通物质,二是有“无碰撞”属性的无形物质。道与暗物质均属此种类型。
  现代科学的相应阐述是:“暗物质能够直接穿越地球、房屋和人们的身体”(“注
  2”第24页)。其中上海交通大学的倪凯旋说:“每天可能有几万亿个暗物质穿过你的身体,但你却感觉不到”(注“
  2”第9页)。
  针对暗物质能穿越地球,许多国家设置地下实验室,对其予以探索。如美国“
  2009年
  12月
  21日科学家在
  SUDEN 煤矿中(地下
  714米)发现暗物质,这是迄今为止最有力的发现暗物质证据”(“注
  2”第6页)。中国地下实验室(垂直岩石覆盖
  2400米)“于
  2010年
  12月
  12日在四川雅砻江锦屏水电站揭牌并投入使用”(“注
  2”第6页)
  道与暗物质相似的特点之六:两者都具有“无碰撞”性,能穿越星球、穿越人体,均无阻碍、亦无危险。
  (二)道是看不见的物质
  人的眼睛看东西是通过感受光线来实现的。要探讨看得见与看不见的事宜,须得从光开始说起。
  我们能看见普通物质,是因其能发光,并能与光线发生作用。普通物质原子中含有的电子,在一定条件下能被激发而向外扩散传播,此即发光。光具有波粒两重的属性。只有波长
  390纳米至
  780纳米的电磁波才是可见光。普通物质有“碰撞”的属性。当光照射到此类物体时,该物体与光的粒子能够发生碰撞,其结果是物体吸收一部分光,同时反射、折射或散射一部分光。物体发射或反射、折射、散射的光线越多,就会感觉其越明亮,反之即越昏暗。通过感受物体的明亮程度,就看到了该物体的形状。我们看到的颜色也是由光谱,即光线的波长所决定的。普通物质具有明亮程度的表现,及其光谱的区别,使我们能够看得见其形状与颜色,即为有形有色的可见物质。
  当然,并不是所有的普通物质都能直接被看见。如:红外光,紫外光,距离遥远的,特别微小的物体,也都不能直接看到。但是借助于仪器设备,就能看得见。因此,普通物质属于“可见”类型的物质。
  相反,道不是普通物质,其中不存在电子,不能发出普通光;而且,当光照射到道时,其“无碰撞”性决定了道与光的粒子并没有碰撞作用的发生,而是两者相互穿越而过。即:道不吸收光,又不反射、折射、散射光,相当于是光的透明体。因此,道既不明亮,又不昏暗(即如老子讲的“其上不皦,其下不昧”)。这并不是说其处于中等明亮程度,而是完全没有明亮程度的表现,我们的眼睛根本不能见到这种物质,可称其为“不可见”的物质。
  老子讲的“视之不见”,意思是说,用眼睛看这个东西,是看不见的。结合现在科学的相关论述,可认为:具有“无碰撞”属性的物质,即便是动用现在化的仪器设备,也都不能对其予以观测。因此,道与暗物质均属常规方式“不可见”类型的物质。
  现代科学的相应论述是:普通物质“在一定条件下自身就能发光,或者折射光线,从而被人们可以感知、看见、摸到或者借助仪器可以测量得到。但是暗物质恰恰相反,它根本不与光发生作用更不会发光,因为不发光又与光不发生任何作用,所以不会反射、折射与散射光,即对各种波和光它们都是百分之百的透明体。……故而不被人们的感官所感觉,也不被目前的仪器所观测”(“注
  2”第40、
  41页)。
  暗物质不能被看见,人们通过引力效应,证明其存在。如李政道【注3】说:“由于暗物质的存在,远离星系中心的物质的速度不随距离的增大而减小。这种现象并非个别,对
  967个星系测量的结果都如此,没有一个例外,即所有的星系中极大多数的物质都是暗物质”。
  道与暗物质相似的特点之七。两者均与光线不发生作用,没有明亮程度的表现,常规方式不能对其予以观测。
  (三)道是寂静的物质
  寂静,就是没有声音。声音是物体振动所产生的,无论美妙的音乐,还是嘈杂的噪声,从呢喃细语,到震耳巨响,各种声音皆源于物体的振动,概莫能外。因此,寂静的实质,即为物体不振动。
  我们熟悉的各种物体,包括固体、液体和气体,在一定的条件下都能发声。因为这些物体均属普通物质,具有“碰撞”属性。此类物体受力就会振动,从而发声。
  老子讲的 “寂兮”,意思是说,道是寂静的物质。
  央视“百家讲坛”节目中,解读老子与孔子会面的场景。其中老子有句话。即:道是寂静深邃的世界。
  这说明道物质,及由道所构成的世界,都是寂静的。原因在于道有“无碰撞”的属性,其物体没有碰撞力。当道与别的物体相碰触时,不发生碰撞,也就不会受力振动,物体不振动,自然是寂静的。
  老子讲的“听之不闻”,是说用听觉器官对道予以探索,不能闻其声音。因其不能发声,故用此方式不能实现对道的感知。
  在现有的暗物质资料中,没发现与此相似的内容,不能对此项特点予以对比研究。但以暗物质有“无碰撞”性作为依据,便可断定:暗物质也是寂静的物质。我相信,将来的科学探索会证实这一推论。
  三、道的存在形式及其它
  前面对 “道的物质性”进行了诠释,等于打开一扇大门,踏入一个全新的研究领域。随即就有一系列新的问题需要解答。其中的道物质是什么样子,老子为何能认识道,及道在宇宙中的角色等等,首当其冲地成为不可不回答的问题。现依据老子的相关论述,对此进行粗浅的解读。
  (一)道以粒子流的形式存在
  老子讲的“迎之不见其首,随之不见其后”(第十四章),就是在揭示道的存在形式。即:道以粒子流的形式存在于宇宙之中。
  如前所述,道中存在着极微小的粒子。由于道具有无碰撞的属性,其粒子能在宇宙中周而复始地运行。运行中的该粒子源源不断地接续起来,自然成为粒子流。众多粒子流广布于宇宙中,表现为粒子幕。粒子幕的形象可与下雨天的雨幕相类比,当然,道的密度稀疏,所形成的粒子幕远不及雨幕那样密集。该粒子流自古以来始终存在着,将来也会一直运行下去。但因道“视之不见”,该粒子流虽然存在于周围,我们却不能见得到,对其一无所知。
  老子有奇特的方法,能对无形东西实施观察。上面那句话,就是他对所见到的,运行中粒子流的实际情形,所作的描述。 意思是说,迎着该粒子流来的方向,见不到其开头的地方,随着其去的方向,也见不到其接近末尾的地方。可用一个例子来做类比,即我们站在河流的中游,迎着河水流过来的方向往上游望,见不到水流开头的地方,随着河水去的方向往下游望,亦见不到水流接近末尾的地方。
  当然这个例子较为勉强。河流多源于山,流入海。若在其源头,或入海口,其情形就不同了。
  道所形成的粒子流时刻存在于我们周围,乃至整个宇宙之中。包括前面讲到的,道穿越星球穿越人体,也都是以此形式实施的。
  美国科学家雷塞特尔说:“就在我们周围,存在一种暗物质流,每时每刻都存在一种交互”(“注
  2”第24页)。
  道与暗物质相似的特点之八:两者皆以粒子流的形式存在于宇宙之中。
  (二)老子对道的认识过程
  老子对道的认知,是采用奇特的方法(另文解读),在长期探索的实践中得以实现的,他对自己所从事的探索研究,作出了总体概括:
  他说:“无名,天地之始;有名,万物之母。故常无,欲以观其妙,常有,欲以观其徼。此两者同出而异名,同谓之玄”(第一章第二段)。该“名”,是形态;“母”,是产生来源;“徼”,是边界,因该文中是要寻找产生来源,其边界即为经探寻所抵达之源头。该段话意思是,在无形东西之中,探索天地的初始产生;于有形东西里面,寻找万物的产生来源。因此,经常在无形领域探索,希望观览其奥妙;经常在有形领域寻找,希望观察其源头。结果发现,该天地和万物同出于一个源头而表现为不同的形态,同一源头称之为“玄”。
  该段话明确指出,他探索的范围,是“无形”和“有形”这两大领域。研究的对象,是天地和万物。研究的项目,一是天地的初始产生,二是万物的产生来源。研究的目标,是观览无形东西的奥妙,并探寻有形东西的源头。通过长期的观察探索,发现天地和万物同产生于
  “玄”。
  “玄”是什么?老子说:“天下万物生于有,有生于无”( 第四十章
  ), 可见
  ,万物的源头是无形的东西;而将产生天地和万物的同一源头称之为“玄”,则表明无形是该源头的表面形象,“玄”是无形东西的本体名称。结合老子“道生一,一生二,二生三,三生万物”(第四十二章)的论述,可做进一步的解读。即:无形东西包含有道和一、二、三等许多种类(现代科学亦发现,不可见的东西不但有暗物质,而且有暗能量),有形的东西只有万物,道在整个宇宙当中的辈分(不够确切的比喻)最高,余下所有无形及有形的东西皆为其晚辈。其中的“三生万物”,就是说,万物是由三种无形东西所产生的。因此,所讲的“同谓之玄”,其实是以“玄”来泛指多种无形的东西,
  “玄”是各种无形东西的总名称。
  何谓无形?如前所述,是指采用常规方式,不能感知其形状的东西,即为无形。同理,反之便是有形。老子时常用“有”代表有形,以“无”代表无形。实际上,有形即为我们熟悉的,普通的“可见”物质,所讲的无形,就是“不可见”的各种物质及其能量等。该无形东西,不能被我们看见,历来鲜为人知,通常称为宇宙奥秘。
  结合老子将“可以为天地母”的
  东西命名为道等相关论述,即可知,该第一章第二段中虽然没有谈及一个道字,其实整个段落都是在阐述老子对道的认识过程。即:在寻觅天地和万物产生来源的过程中,通过长期探索研究,发现该两者皆产生于无形东西。并发现在无形东西之中,有堪称为天地之母,万物之源的一种物质,将其命名为道(即“强字之曰:道”)。并著《道德经》阐述他对道等无形物质的研究成果。
  (三)宇宙起源于道
  宇宙是现代用语,其含义为“一切物质及其存在形式的总体”。自从发现了暗物质,宇宙就有两种概念。一是单指人们能看到的,由普通物质所构成的宇宙,应称为“可见宇宙”。二是囊括着普通物质和暗物质等所有物质及其能量的宇宙,即为“整个宇宙”。如:“当科学家们一再通过各种的观测和计算证实,暗能量在宇宙中的确约占到
  73%,暗物质约占到
  23%,普通物质仅占到
  4%。这可是一个惊人的数字和消息,这将预示着人们看到的宇宙,认识到的宇宙只占整个宇宙的
  4%的比例”( “注
  2”第36页)。
  老子讲道之中所谈的宇宙,就体现了双重概念。他将天下和天地作为宇宙的代名词。如:“天下之至柔,驰骋天下之至坚”。其中“至柔”,是指“道”这种无形的东西;“至坚”,是星球等普通物质。由此表明,“天下”涵盖着有形和无形两种东西,代表整个宇宙。再如:道“先天地生”,表明道并不隶属于天地,“天地”是指普通物质所构成的可见宇宙。
  《道德经》中数十次提到天下和天地,就是针对宇宙予以阐述。
  其中所讲的道“先天地生”,其实是说道在可见宇宙的存在之前便已经生成了。这也表明,道存在于普通物质之外。
  现代科学的相应论述:一是“暗物质存在于人类已知的物质之外”(“注
  2”第30页)。二是在宇宙大爆炸的初期,“普通物质还没有从辐射中脱耦出来,……不与幅射耦合的暗物质,其微小的涨落在普通物质脱耦之前就放大了许多倍。在普通物质脱耦之后,已经成团的暗物质就开始吸引普通物质,进而形成了我们现在观测到的结构”(“注
  2”第4页)。
  道与暗物质相似的特点之九:两者都在可见宇宙的存在之前,就已经产生了,且存在于普通物质之外。
  如前所述,老子在探索天地和万物产生来源的过程中,实现了对道的认知,并阐明,道能够作为天地的产生来源(即 “可以为天地母”)。实际上,所谓天地的产生来源,就是可见宇宙的产生来源。也就是我们平常所说的宇宙起源。这是古老而未得其解的难题。由本文的解读,表明老子对此已作出论述。即:我们熟悉的可见宇宙起源于道,宇宙中的万物均依赖道的荫蔽,才得以产生并维系存在着的。  
  丁肇中团队的相应论述〖注4〗是:“人们认为暗物质促成了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系,恒星和行星,更谈不上今天的人类了”。
  显而易见,该处所讲的“宇宙”,不包含暗物质,是指普通物质所构成的可见宇宙;该“星系、恒星、行星和人类”均属万物的范畴。因此,丁氏的这段论述,可理解为:暗物质促成了可见宇宙结构的形成,从而产生了万物。
  道与暗物质相似的特点
  之十:两者均关系到宇宙能否得以产生。依据老子的论述,可见宇宙起源于道。按照现代科学的描述,暗物质是可见宇宙产生过程中的必要条件。
  实际上,道是高深的宇宙奥秘,老子对道的认知也是复杂的事情。本文采用高深道理浅显化,复杂问题简单化的方式,尝试着作出解读。
  综上所述,
  道有物质的属性,道与暗物质相似的诸项特点,均符合物质的基本特征。领悟到:道有双重含义。一是有“精神”的层面。诸如我们熟悉的,道是宇宙运行的规律与方式,得道多助,失道寡助,道德规范等等。二是有“物质”的一面。对此,向来少人问津。本文通过探讨研究,认识到:道并非我们平时所熟悉的普通物质。道具有“无碰撞”的属性,其物体对光的粒子,对触摸,皆不发生碰撞作用,且不会受力振动。致使看、听、摸等常规方式不能对其予以感知。因此属于“不可见”类型的,也就是所说的无形物质。无形物质鲜为人知,被视为宇宙奥秘。上面所列举的,道与暗物质相似的十项特点,其实正是各种无形物质所共有的特点。至于道与暗物质之间的具体关系,则有待另文解读。
  道的双重含义,有其内在的统一性。简言之,道(物质)产生了宇宙中可见和不可见的各种物质及其能量,并广泛地充盈于宇宙空间,能够掌控一切。该物质主导着宇宙的演化运行,故将宇宙运行的规律与方式,称为道(之理)。该物质在宇宙中起着决定性的作用,使得自然界与人类社会中的事和物,皆体现为:合道者兴,离道者衰,“不道早已”的必然趋势。由此引申为道义。人类生存于这样的宇宙
  之中,须得顺应道之理,循行道之准则。因此,人要遵守道德规范。
  老子著书讲道,首先阐述他对道“物质”的认识过程,尔后才谈其“精神”层面的内涵。由于人们未知“不可见”物质的客观存在,历来都对老子所谈的“物质”不甚理解。而其“精神”层面的论述深入人心,早已成为中华民族文化宝库中的核心内容之一。
  中华民族的传统文化,是人类经验的积淀与升华,并根植于宇宙,师从于道,非同凡响,应当深入探究,大力弘扬。其中本文列举的,老子与现代科学家之间的共识,就有十项之多,这表明他们双方的研究成果已能相互印证。老子那个时代,一无仪器设备,二无科研团队,他能获此成就,必有奇特方法。而且,上述事实还证明,双方的探索方法虽然不同,却已经殊途同归。我们诠释老子方法(另文),自然可为今日探索暗物质所用。
  备注:
  注
  1:编著“国学典藏”书籍的专家们,是指宋建华、陈涛、博瀚等人,分别在各自解说《道德经》第二十五章时,异口同声地阐明:“道是物质性的”。
  注
  2: “暗物质综合资料”,是因特网《百度文库》之
  百度文库-信息提示。其中综合性地列举了,全世界许多科学家对暗物质和暗能量进行探索,所取得的研究成果。
  2011年
  3月下载,共
  55页。
  注3:李政道是美籍华人,诺贝尔奖得主,该论述摘于其《物理学的挑战》一文。
  注4:“丁肇中团队的相应论述”,摘自《东亚经贸新闻》报,
  2013年
  4月
  5日第五版之“华人学者发现暗物质痕迹”一文。丁肇中是美籍华人,诺贝尔奖得主。
编辑于 2016-10-24
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