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和熊猫计划的实验室类似，意大利的格兰萨索国家地下实验室位于地下1400米深处，从1996年开始就在这里研究暗物质。这是目前基础物理研究最前沿的方向之一。突破和重要进展将极大地促进人类对物质世界微观结构和宇宙演化的认识。暗物质和暗能量的研究在国际上受到了极大的关注，美国和欧洲许多国家都制定了详细而周密的计划。熊猫项目主任、上海交通大学弘文教授季向东博士表示，对暗物质和暗能量的研究已被纳入中国中长期规划，近期有可能实现革命性突破。近几年来，我国在直接探测暗物质方面取得了很大进展，探测结果的灵敏度达到了世界先进水平。他还透露，在香山的一次科学会议上，科学家们建议依托锦屏地下实验室进行更大规模的暗物质直接探测实验，并通过卫星进行暗物质间接探测实验。同时，建议在西藏阿里地区观测宇宙微波背景辐射，通过空站和地面望远镜进行深空空测天，实现暗能量的深入研究。

什么是神秘的暗物质

普通物质是正常情况下用眼睛或工具可以看到的物质。即使藏在最黑暗的角落，有光的时候总能找到。

谁最先发现了暗物质？20世纪30年代，瑞士天文学家兹维奇发表了一个惊人的结果:在星系团中，可见星系只占总质量的不到1/300，而超过99%的质量是不可见的。Zwicky首先发现了暗物质的存在，极大地推动了物理学的发展。但当时很多人并不相信Zwicky的结果，因为暗物质根本不与光相互作用，更不用说发光了，在天文学上暗物质永远不可能借助光被看到。

万物皆有万有引力。太阳系的九大行星都是围绕太阳旋转的，走到外面它们的旋转速度就比较低。比如地球绕太阳公转的速度是每秒30公里，比火星高，火星的速度比外面的木星高。这是一个典型的行星系统，中间有一颗大恒星。20世纪70年代初，科学家在观察宇宙中其他星系的恒星速度时发现，距离越远，围绕中心的速度并不都是衰减的，而是和内圈恒星的速度差不多。这与越远物质越少，引力越小，速度越低的套路不符。所以，虽然外圈可以直接观测和计数的恒星数量减少了，但内圈的物质数量并没有减少，引力也没有减少，只是不可观测而已。科学家大胆猜测，宇宙中一定存在一些我们天文观测没有发现的物质，这些物质就是“暗物质”。

UGC10214星系是天文学家发现的一个典型例子，其中物质不断向其外围流出，但其外围不存在其他星系。据推测，在这个星系的旁边有一种“暗星系”，这些物质在暗星系的引力作用下流出。

科学家认为，通过测量围绕星系旋转的物体的速度，我们可以找到暗物质存在的证据。根据卫星的速度和高度，可以测量地球的总质量。根据地球绕太阳运动的速度和地球与太阳的距离，可以测量太阳的总质量。同理，根据一个物体(恒星或气团)绕星系运动的速度，以及该物体与星系中心的距离，就可以估算出星系内的总质量。计算结果表明，星系的总质量远大于星系中可见恒星的总质量，计算结果表明，星系中的暗物质约占宇宙总物质的20%-30%。

暗物质的物理成分是什么？科学家早些时候推测，它可能是由一种不带电荷的光和无数的中微子组成，这些中微子运动速度非常快，可以称之为热暗物质；另一方面，候选粒子可能是一种质量大、运动慢、引力大的冷暗物质粒子。天文学家后来在实际观测和计算中发现，答案更倾向于后者。冷暗物质粒子很可能是早期宇宙遗留下来的稳定而微弱的重粒子。

2003年7月28日，加拿大多伦多大学的天文学家成功探测到了不可见的星系晕。根据最新的天文学理论，这些星系是由暗物质组成的。多伦多大学的天文学家解释说，这些光环比可见星系大5到8倍。

天文学家使用安装在夏威夷岛上的1亿像素数码相机和高功率望远镜，研究了150多万个被12万个邻近星系的引力透镜扭曲的遥远星系的形状。这个研究过程持续了两年，然后用了两年的时间对采集到的数据进行处理。最后，研究人员指出，我们银河系的光晕质量约为太阳的8800亿倍。

爱因斯坦假设暗能量是诱发的

天文学家认为暗能量在宇宙中起排斥力的作用，但不能严格称为排斥力，只能称为能量。当BIGBANG膨胀时，产生的能量排斥物质。暗能量排斥力的发现，让学者们意识到宇宙不仅在膨胀，还在加速膨胀。

暗能量更像是宇宙中的一种背景，让人根本感觉不到它的存在，但它确实存在，而且起着非同寻常的作用。有人称暗能量为“真空能量”。20世纪二三十年代，有科学家认为“真空不是空，而是物理探测仪器无法探测到的，“真空”里什么也没有。

关于暗能量的理论推测可以追溯到爱因斯坦时代。爱因斯坦在1915年提出了广义相对论，这是自牛顿时代以来的第一个引力理论。1917年，爱因斯坦将广义相对论的公式应用于整个宇宙，看他能否对宇宙的本质有新的认识，从而产生了暗能量理论。世界上的物理学家和数学家立即开始求解引力方程。这个方程有两个解。第一种解决方法是，如果宇宙中只有引力，没有其他力，宇宙就不能因为相互吸引而静止不动；方程的另一个解是:宇宙爆炸的瞬间，得到一个初速度，向外膨胀。但是随着引力拉回，宇宙膨胀越来越慢，所以宇宙要么膨胀，要么收缩，不可能静止不动。得出宇宙不会完全静止，宇宙中不存在静止点的结论。

爱因斯坦认为，从哲学分析来看，这两种解决方案并不合适。按照他的想法，宇宙应该是静止的，不能无休止地运动。于是，爱因斯坦在广义相对论的引力方程中引入了一个“宇宙常数”。这个宇宙常数起到排斥力的作用。有了这个常数，引力方程既有引力又有斥力，可以达到平衡，使宇宙“静止”。

20世纪20年代，美国著名天文学家哈勃观察到宇宙确实在膨胀。根据星系的距离和运行速度，他确认离我们越远，星系向外运动的速度越快，这是宇宙膨胀的一种表现。这一观测结果与“宇宙学常数”引入之前引力方程的计算结果完全一致，并迅速得到了世界上大多数科学家的认可。爱因斯坦本来想让宇宙“静止”，但实际宇宙正在膨胀，于是爱因斯坦不得不承认:“引入宇宙常数是我这辈子犯的最大错误！”

但是，爱因斯坦的“宇宙常数”并没有被科学家抛弃，少数科学家在将观测结果与理论进行比较时，往往会携带这个常数。如果计算结果表明“宇宙常数”等于0，则证明该数确实不可用；相反，它证明了爱因斯坦引入常数的想法是正确的。

1997年，哈勃太空望远镜拍摄到了一颗超新星。马里兰州望远镜研究所和劳伦斯·伯克利国家实验室的天文学家研究了超新星光的相对强度。结果表明，它爆发于110亿年前，是迄今为止发现的最远的超新星。当时宇宙的“年龄”只有现在的四分之一，宇宙的膨胀大概经历了第一次减速科学家们为爱因斯坦的“暗能量”理论找到了第一个直接证据。

超新星是一颗正在爆炸的恒星，它的亮度是数十亿颗恒星亮度的总和。测量超新星的亮度可以用来判断宇宙的膨胀速度。当来自宇宙缓慢膨胀中诞生的恒星的光到达地球时，由于缓慢膨胀，恒星与地球之间的距离比预期的更近，所以地球上的观察者会发现光比预期的更亮。

经过大量的计算和分析，科学家们已经证实，哈勃太空望远镜所捕捉到的超新星的亮度空是预期正常亮度的两倍，而且比超新星爆炸发出的光更亮，更近更年轻。据此，科学家确定这颗超新星是在宇宙减速膨胀阶段爆发的。

科学家指出，新的发现与之前的观测相结合，证实了宇宙的膨胀是先减缓后加速的，也证明了宇宙中确实存在“暗能量”。

“暗能量”被认为比物质更接近能量。科学家认为，像暗物质一样，“暗能量”构成了宇宙中不可见的一部分。科学家估计“暗能量”可能占据了宇宙的三分之二，理解它对理解时间、空、物质和能量起着关键作用。

1998年，天文学家在南极搭载了80万立方米气球的微波探测器，在空的宇宙微波背景下测量了大量受扰样品。1998年12月29日至1999年1月9日，实验气球从37 km 空的高度飞越南极上空，发现宇宙微波背景是从四面八方袭击地球的连续电磁声波。这些遥远的声音是大爆炸后的残余辐射。这种探索只是一整天的一小部分，所以科学家们得出了“宇宙常数”不等于0的结论，它在整个宇宙中仍然占有很大的比例。此后，“宇宙常数”被官方称为“暗能量”，这可能是爱因斯坦没有想到的。

本报记者蔡J177