宇宙學(xué)講座課件

宇宙學(xué)

——物理前沿的重要分支

重慶巴蜀中學(xué)楊遠(yuǎn)征

宇宙學(xué)

—1內(nèi)容一、宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)二、宇宙學(xué)理論的發(fā)展三、宇宙學(xué)目前遇到的困惑內(nèi)容一、宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)2一、宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)宇宙學(xué)是研究整個(gè)宇宙的一門科學(xué).人類認(rèn)識(shí)宇宙的歷史幾乎與人類認(rèn)識(shí)史本身一樣古老.但是,宇宙學(xué)真正成為一門科學(xué)還是近一百年來的事.一、宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)宇宙學(xué)是研究整個(gè)宇3由于弱作用和強(qiáng)作用都是短程力,在宇宙學(xué)中不起作用,而電磁作用雖為長程力,但電荷有正有負(fù),在大尺度上來看將兩兩相消,在宇宙學(xué)整體上看也基本不起作用.因此,在宇宙學(xué)中真正起支配作用的只有萬有引力.雖然牛頓早在300多年前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,但牛頓力學(xué)框架本身卻與宇宙學(xué)不相容.只有愛因斯坦的廣義相對(duì)論才為宇宙學(xué)的研究提供了正確的科學(xué)框架。由于弱作用和強(qiáng)作用都是短程力,在宇宙學(xué)4

愛因斯坦的廣義相對(duì)論為物理學(xué)家研究宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)。

愛因斯坦的廣義相對(duì)論也是在經(jīng)過天文上的所謂三大經(jīng)典驗(yàn)證(水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)、光線的引力偏轉(zhuǎn)、譜線的引力紅移)而確立的.

5水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)6光線的引力偏轉(zhuǎn)光線的引力偏轉(zhuǎn)7譜線的引力紅移譜線的引力紅移8二、宇宙學(xué)理論的發(fā)展二、宇宙學(xué)理論的發(fā)展91.愛因斯坦在1915年發(fā)表了他的廣義相對(duì)論,又在1917年將廣義相對(duì)論應(yīng)用到宇宙學(xué)上.作為近似,愛因斯坦假設(shè)宇宙在大尺度上看來是均勻、各向同性的.這個(gè)近似后來被大尺度觀測(cè)事實(shí)所證實(shí),被稱為宇宙學(xué)原理.愛因斯坦在此基礎(chǔ)上提出了第一個(gè)現(xiàn)代宇宙學(xué)模型(愛因斯坦靜態(tài)宇宙).2.1922年,弗里德曼(A.Friedmann)發(fā)展了愛因斯坦宇宙學(xué),提出了動(dòng)態(tài)宇宙模型.3.1929年,哈勃(E.P.Hubble)在觀測(cè)上發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹.至此,建立在廣義相對(duì)論基礎(chǔ)上的現(xiàn)代宇宙學(xué)基本框架(膨脹宇宙模型)誕生了.4.加莫夫(G.Gamow)于1946年提出了大爆炸宇宙學(xué).1.愛因斯坦在1915年發(fā)表了他的廣義相對(duì)論,又在191710加莫夫(G.Gamow)的大爆炸宇宙學(xué)宇宙誕生于某一時(shí)刻,那時(shí)宇宙處于高溫、高密狀態(tài),隨后隨著宇宙膨脹而降溫、降密,相繼經(jīng)歷粒子物理、正負(fù)電子對(duì)湮滅、原子核物理、等離子體、中性氣體、流體力學(xué)等等極為豐富的各種物理過程.正因?yàn)椴煌瑴囟?代表了不同的熱運(yùn)動(dòng)能量,隨著宇宙膨脹演化,從高能到低能各個(gè)層次的物理便相繼在宇宙演化中扮演角色.特別重要的是,加莫夫?qū)φ麄€(gè)宇宙演化給出了可自然操作的、也容易計(jì)算的方案,得到了許多易于觀測(cè)檢驗(yàn)的具體預(yù)言加莫夫(G.Gamow)的大爆炸宇宙學(xué)11宇宙學(xué)講座課件12宇宙學(xué)講座課件13三、宇宙學(xué)目前遇到的困惑在哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的基礎(chǔ)上,加莫夫提出的宇宙大爆炸學(xué)說,獲得了原初核合成和微波背景輻射兩大成功檢驗(yàn),已經(jīng)被公認(rèn)為宇宙學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)模型.但是,這里還有兩個(gè)個(gè)重大問題需要說明：

暗物質(zhì)暗能量三、宇宙學(xué)目前遇到的困惑在哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的基礎(chǔ)上,加莫夫提14什么是暗物質(zhì)？就拿太陽來說，它圍繞著銀河中心以一定的速度在旋轉(zhuǎn)，這是引力引起的，而根據(jù)它的速度，可以計(jì)算出銀河系中心應(yīng)該存在多大質(zhì)量的物質(zhì)使它產(chǎn)生了這樣一個(gè)速度。但是經(jīng)過計(jì)算，人們發(fā)現(xiàn)以太陽這樣的速度，銀河系中心現(xiàn)有的物質(zhì)根本無法產(chǎn)生這么大的引力，而是需要更多的物質(zhì)才能產(chǎn)生，但是這些物質(zhì)究竟是什么呢？為什么我們觀察不到呢？什么是暗物質(zhì)？就拿太陽來說，它圍繞著銀河中心以一定的速度在旋15早在1937年,茨維基(F.Zwicky)為了解釋大星系團(tuán)中星系速度太大的困難,提出了暗物質(zhì)概念.此后,人們用光學(xué)方法和力學(xué)方法研究了許許多多天文現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)用力學(xué)方法測(cè)出的天體質(zhì)量總比光學(xué)方法測(cè)出的要大很多倍,從而確鑿地肯定了比重子物質(zhì)高許多倍的暗物質(zhì)的存在.早在1937年,茨維基(F.Zwi16暗物質(zhì)：目前我們觀察的世界都是通過電磁波的方式傳遞到我們的眼中，光也是一種電磁波，但即便是不可見光，我們也可以用探測(cè)儀探測(cè)到，比如紅外線、紫外線、γ射線等。但是，宇宙中還存在不以電磁波方式傳播的物質(zhì)，而這種物質(zhì)也遵守能量守恒定律，能被探測(cè)到引力和重力，但人類就是看不見它們，而這部分物質(zhì)就叫做暗物質(zhì)。黑洞就是暗物質(zhì)的一種形式。暗物質(zhì)：目前我們觀察的世界都是通過電磁17中國錦屏極深地下暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室2010年12月12日，清華大學(xué)與二灘公司聯(lián)合建立的中國首個(gè)極深地下實(shí)驗(yàn)室，也是世界最深的地下實(shí)驗(yàn)室“中國錦屏極深地下暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室”投入使用，這標(biāo)志著全世界巖石覆蓋最深的暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室正式建成啟用。也標(biāo)志著我國正式加入暗物質(zhì)研究這個(gè)自然奧秘探索的最前沿領(lǐng)域。在建設(shè)二灘水電站的過程中，四川錦屏山底曾修建了18公里可以通行汽車的隧道，上面是2400多米厚的山體巖石?，F(xiàn)在的地下實(shí)驗(yàn)室，就是利用這條隧道，在其側(cè)面挖出的一個(gè)長40米，寬、高各為6米的空間。目前，它是世界上巖石覆蓋最深的地下實(shí)驗(yàn)室，也是世界上最優(yōu)越的探測(cè)暗物質(zhì)的環(huán)境。之所以稱之為最優(yōu)，是因?yàn)樗c國外一些“脫胎”于礦井的地下實(shí)驗(yàn)室相比，使用更為便利，不必坐著電梯上上下下，乘坐汽車就能“入地”。而埋深2400米的隧道，更是難得，因?yàn)槁竦迷缴?，宇宙射線的干擾就越少。中國錦屏極深地下暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室2010年1218暗物質(zhì)與反物質(zhì)不同反物質(zhì)：我們平?？吹降暮暧^物質(zhì)具體到微觀世界，都是由一個(gè)個(gè)原子構(gòu)成，原子是由質(zhì)子、中子和電子組成，其中質(zhì)子帶正電荷，電子帶負(fù)電荷，中子不帶電，這樣的物質(zhì)可以被叫做正物質(zhì)。而反物質(zhì)一切相反，它的質(zhì)子帶負(fù)電荷，電子帶正電荷，中子和正物質(zhì)里的中子性質(zhì)也相反。所以就被稱為反物質(zhì)。

暗物質(zhì)與反物質(zhì)不同反物質(zhì)：我們平?？吹?9反物質(zhì)已經(jīng)不止一次地被科學(xué)家們探索到了，它們是的的確確存在的。上世紀(jì)二三十年代，就有科學(xué)家提出并發(fā)現(xiàn)了帶正電的電子，它們都是在實(shí)驗(yàn)室里被發(fā)現(xiàn)的，但存在時(shí)間都很短暫，因?yàn)榉次镔|(zhì)在遇到和它對(duì)應(yīng)的正物質(zhì)時(shí)就會(huì)湮滅，也就是消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)了。比如歐洲核子研究中心研究出來的反氫原子，這38個(gè)人工制造的反氫原子被“保存”了大約0.17秒，因?yàn)橐坏┻@些反氫原子遇到空氣中正常的氫原子，它們就會(huì)產(chǎn)生湮滅效應(yīng)，消失不見了。盡管如此，這個(gè)時(shí)間已經(jīng)被認(rèn)為是反物質(zhì)存在時(shí)間較長的一次了，一般它們都是轉(zhuǎn)瞬即逝的。

目前人類對(duì)暗物質(zhì)的探索還是停留在理論階段，因?yàn)樗鼈円恢倍紱]有真正被發(fā)現(xiàn)。暗物質(zhì)的尋找比反物質(zhì)困難多了，因?yàn)槲覀儾恢烙檬裁崔k法來探測(cè)它們，因?yàn)槲覀兛床灰娝鼈?，不知道它們是以什么方式存在，也就不知道用什么方法來探測(cè)它們。但它們又確確實(shí)實(shí)地存在著。反物質(zhì)已經(jīng)不止一次地被科學(xué)家們探索到20什么是暗能量？按照宇宙大爆炸理論，在大爆炸發(fā)生之后，隨著時(shí)間的推移，宇宙的膨脹速度將因?yàn)槲镔|(zhì)之間的引力作用而逐漸減慢，就像緩慢踩了剎車的汽車一樣。也就是說，距離地球相對(duì)遙遠(yuǎn)的星系，其膨脹速度應(yīng)該比那些近的星系慢一些。但1998年，美國加州大學(xué)伯克利分校（UCBerkeley）物理學(xué)教授、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）高級(jí)科學(xué)家索爾皮爾姆特（SaulPerlmutter），以及澳大利亞國立大學(xué)布賴恩施密特（BrianSchmidt）分別領(lǐng)導(dǎo)的兩個(gè)小組，通過觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，那些遙遠(yuǎn)的星系正在以越來越快的速度遠(yuǎn)離我們。換句話說，宇宙是在加速膨脹，仿佛一輛不斷踩油門的汽車，而不是像此前科學(xué)家所預(yù)測(cè)的那樣處于減速膨脹狀態(tài)。什么是暗能量？按照宇宙大爆炸理論，在大爆炸發(fā)生之后，隨著時(shí)間21這樣一個(gè)完全出乎意料的觀測(cè)結(jié)果，從根本上動(dòng)搖了對(duì)宇宙的傳統(tǒng)理解。那么到底是什么樣的力量，在促使所有的星系或者其他物質(zhì)加速遠(yuǎn)離呢？科學(xué)家們將這種與引力相反的斥力來源，稱為“暗能量”。這樣一個(gè)完全出乎意料的觀測(cè)結(jié)果，從根本22至今我們能夠給出的，只是一個(gè)十分粗略的宇宙結(jié)構(gòu)“金字塔圖景”：1、所熟悉的世界，即由普通的原子構(gòu)成的一草一木、山河星月，僅占整個(gè)宇宙的4％，相當(dāng)于金字塔頂?shù)哪且粔K。2、下面的22％，則為暗物質(zhì)。這種物質(zhì)由仍然未知的粒子構(gòu)成，它們不參與電磁作用，無法用肉眼看到。但其和普通物質(zhì)一樣，參與引力作用，因此仍可能探測(cè)到。3、作為塔基的74％，則由最為神秘的暗能量構(gòu)成。它無處不在，無時(shí)不在，由于我們對(duì)其性質(zhì)知之甚少，所以科學(xué)家還不清楚如何在實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證其存在。惟一的手段，仍然是通過天文觀測(cè)這種間接手段來了解其奧秘。至今我們能夠給出的，只是一個(gè)十分粗略23結(jié)束語19世紀(jì)末20世紀(jì)初,物理學(xué)家開爾文在遠(yuǎn)處看到了兩朵烏云,一朵是“以太”問題;一朵是“黑體譜”問題.什么是以太?那時(shí),人們都知道光是波,而波必須在介質(zhì)中傳播.但光是可以穿過真空的,因此真空中有介質(zhì),以太就是這種介質(zhì).然而,許多實(shí)驗(yàn)試圖找到這種介質(zhì),卻均沒有成功.愛因斯坦摒棄了以太,從而建立了相對(duì)論.什么是“黑體譜”問題?當(dāng)時(shí)理論上遇到的主要是發(fā)散問題,普朗克引入了量子性,解決了發(fā)散問題.從而,導(dǎo)致了量子力學(xué)的建立.開爾文的兩朵烏云引發(fā)了20世紀(jì)物理學(xué)的兩大革命:相對(duì)論和量子力學(xué).這兩大革命,導(dǎo)致了高科技的發(fā)展.暗物質(zhì)與暗能量是不是21世紀(jì)物理學(xué)晴朗天空中的兩朵烏云?它們會(huì)不會(huì)引發(fā)新世紀(jì)物理學(xué)新的革命?結(jié)束語19世紀(jì)末20世紀(jì)初,物24宇宙學(xué)

——物理前沿的重要分支

重慶巴蜀中學(xué)楊遠(yuǎn)征

宇宙學(xué)

—25內(nèi)容一、宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)二、宇宙學(xué)理論的發(fā)展三、宇宙學(xué)目前遇到的困惑內(nèi)容一、宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)26一、宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)宇宙學(xué)是研究整個(gè)宇宙的一門科學(xué).人類認(rèn)識(shí)宇宙的歷史幾乎與人類認(rèn)識(shí)史本身一樣古老.但是,宇宙學(xué)真正成為一門科學(xué)還是近一百年來的事.一、宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)宇宙學(xué)是研究整個(gè)宇27由于弱作用和強(qiáng)作用都是短程力,在宇宙學(xué)中不起作用,而電磁作用雖為長程力,但電荷有正有負(fù),在大尺度上來看將兩兩相消,在宇宙學(xué)整體上看也基本不起作用.因此,在宇宙學(xué)中真正起支配作用的只有萬有引力.雖然牛頓早在300多年前就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,但牛頓力學(xué)框架本身卻與宇宙學(xué)不相容.只有愛因斯坦的廣義相對(duì)論才為宇宙學(xué)的研究提供了正確的科學(xué)框架。由于弱作用和強(qiáng)作用都是短程力,在宇宙學(xué)28

愛因斯坦的廣義相對(duì)論為物理學(xué)家研究宇宙學(xué)的理論基礎(chǔ)。

愛因斯坦的廣義相對(duì)論也是在經(jīng)過天文上的所謂三大經(jīng)典驗(yàn)證(水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)、光線的引力偏轉(zhuǎn)、譜線的引力紅移)而確立的.

29水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)30光線的引力偏轉(zhuǎn)光線的引力偏轉(zhuǎn)31譜線的引力紅移譜線的引力紅移32二、宇宙學(xué)理論的發(fā)展二、宇宙學(xué)理論的發(fā)展331.愛因斯坦在1915年發(fā)表了他的廣義相對(duì)論,又在1917年將廣義相對(duì)論應(yīng)用到宇宙學(xué)上.作為近似,愛因斯坦假設(shè)宇宙在大尺度上看來是均勻、各向同性的.這個(gè)近似后來被大尺度觀測(cè)事實(shí)所證實(shí),被稱為宇宙學(xué)原理.愛因斯坦在此基礎(chǔ)上提出了第一個(gè)現(xiàn)代宇宙學(xué)模型(愛因斯坦靜態(tài)宇宙).2.1922年,弗里德曼(A.Friedmann)發(fā)展了愛因斯坦宇宙學(xué),提出了動(dòng)態(tài)宇宙模型.3.1929年,哈勃(E.P.Hubble)在觀測(cè)上發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹.至此,建立在廣義相對(duì)論基礎(chǔ)上的現(xiàn)代宇宙學(xué)基本框架(膨脹宇宙模型)誕生了.4.加莫夫(G.Gamow)于1946年提出了大爆炸宇宙學(xué).1.愛因斯坦在1915年發(fā)表了他的廣義相對(duì)論,又在191734加莫夫(G.Gamow)的大爆炸宇宙學(xué)宇宙誕生于某一時(shí)刻,那時(shí)宇宙處于高溫、高密狀態(tài),隨后隨著宇宙膨脹而降溫、降密,相繼經(jīng)歷粒子物理、正負(fù)電子對(duì)湮滅、原子核物理、等離子體、中性氣體、流體力學(xué)等等極為豐富的各種物理過程.正因?yàn)椴煌瑴囟?代表了不同的熱運(yùn)動(dòng)能量,隨著宇宙膨脹演化,從高能到低能各個(gè)層次的物理便相繼在宇宙演化中扮演角色.特別重要的是,加莫夫?qū)φ麄€(gè)宇宙演化給出了可自然操作的、也容易計(jì)算的方案,得到了許多易于觀測(cè)檢驗(yàn)的具體預(yù)言加莫夫(G.Gamow)的大爆炸宇宙學(xué)35宇宙學(xué)講座課件36宇宙學(xué)講座課件37三、宇宙學(xué)目前遇到的困惑在哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的基礎(chǔ)上,加莫夫提出的宇宙大爆炸學(xué)說,獲得了原初核合成和微波背景輻射兩大成功檢驗(yàn),已經(jīng)被公認(rèn)為宇宙學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)模型.但是,這里還有兩個(gè)個(gè)重大問題需要說明：

暗物質(zhì)暗能量三、宇宙學(xué)目前遇到的困惑在哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹的基礎(chǔ)上,加莫夫提38什么是暗物質(zhì)？就拿太陽來說，它圍繞著銀河中心以一定的速度在旋轉(zhuǎn)，這是引力引起的，而根據(jù)它的速度，可以計(jì)算出銀河系中心應(yīng)該存在多大質(zhì)量的物質(zhì)使它產(chǎn)生了這樣一個(gè)速度。但是經(jīng)過計(jì)算，人們發(fā)現(xiàn)以太陽這樣的速度，銀河系中心現(xiàn)有的物質(zhì)根本無法產(chǎn)生這么大的引力，而是需要更多的物質(zhì)才能產(chǎn)生，但是這些物質(zhì)究竟是什么呢？為什么我們觀察不到呢？什么是暗物質(zhì)？就拿太陽來說，它圍繞著銀河中心以一定的速度在旋39早在1937年,茨維基(F.Zwicky)為了解釋大星系團(tuán)中星系速度太大的困難,提出了暗物質(zhì)概念.此后,人們用光學(xué)方法和力學(xué)方法研究了許許多多天文現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)用力學(xué)方法測(cè)出的天體質(zhì)量總比光學(xué)方法測(cè)出的要大很多倍,從而確鑿地肯定了比重子物質(zhì)高許多倍的暗物質(zhì)的存在.早在1937年,茨維基(F.Zwi40暗物質(zhì)：目前我們觀察的世界都是通過電磁波的方式傳遞到我們的眼中，光也是一種電磁波，但即便是不可見光，我們也可以用探測(cè)儀探測(cè)到，比如紅外線、紫外線、γ射線等。但是，宇宙中還存在不以電磁波方式傳播的物質(zhì)，而這種物質(zhì)也遵守能量守恒定律，能被探測(cè)到引力和重力，但人類就是看不見它們，而這部分物質(zhì)就叫做暗物質(zhì)。黑洞就是暗物質(zhì)的一種形式。暗物質(zhì)：目前我們觀察的世界都是通過電磁41中國錦屏極深地下暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室2010年12月12日，清華大學(xué)與二灘公司聯(lián)合建立的中國首個(gè)極深地下實(shí)驗(yàn)室，也是世界最深的地下實(shí)驗(yàn)室“中國錦屏極深地下暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室”投入使用，這標(biāo)志著全世界巖石覆蓋最深的暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室正式建成啟用。也標(biāo)志著我國正式加入暗物質(zhì)研究這個(gè)自然奧秘探索的最前沿領(lǐng)域。在建設(shè)二灘水電站的過程中，四川錦屏山底曾修建了18公里可以通行汽車的隧道，上面是2400多米厚的山體巖石?，F(xiàn)在的地下實(shí)驗(yàn)室，就是利用這條隧道，在其側(cè)面挖出的一個(gè)長40米，寬、高各為6米的空間。目前，它是世界上巖石覆蓋最深的地下實(shí)驗(yàn)室，也是世界上最優(yōu)越的探測(cè)暗物質(zhì)的環(huán)境。之所以稱之為最優(yōu)，是因?yàn)樗c國外一些“脫胎”于礦井的地下實(shí)驗(yàn)室相比，使用更為便利，不必坐著電梯上上下下，乘坐汽車就能“入地”。而埋深2400米的隧道，更是難得，因?yàn)槁竦迷缴?，宇宙射線的干擾就越少。中國錦屏極深地下暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室2010年1242暗物質(zhì)與反物質(zhì)不同反物質(zhì)：我們平?？吹降暮暧^物質(zhì)具體到微觀世界，都是由一個(gè)個(gè)原子構(gòu)成，原子是由質(zhì)子、中子和電子組成，其中質(zhì)子帶正電荷，電子帶負(fù)電荷，中子不帶電，這樣的物質(zhì)可以被叫做正物質(zhì)。而反物質(zhì)一切相反，它的質(zhì)子帶負(fù)電荷，電子帶正電荷，中子和正物質(zhì)里的中子性質(zhì)也相反。所以就被稱為反物質(zhì)。

暗物質(zhì)與反物質(zhì)不同反物質(zhì)：我們平?？吹?3反物質(zhì)已經(jīng)不止一次地被科學(xué)家們探索到了，它們是的的確確存在的。上世紀(jì)二三十年代，就有科學(xué)家提出并發(fā)現(xiàn)了帶正電的電子，它們都是在實(shí)驗(yàn)室里被發(fā)現(xiàn)的，但存在時(shí)間都很短暫，因?yàn)榉次镔|(zhì)在遇到和它對(duì)應(yīng)的正物質(zhì)時(shí)就會(huì)湮滅，也就是消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)了。比如歐洲核子研究中心研究出來的反氫原子，這38個(gè)人工制造的反氫原子被“保存”了大約0.17秒，因?yàn)橐坏┻@些反氫原子遇到空氣中正常的氫原子，它們就會(huì)產(chǎn)生湮滅效應(yīng)，消失不見了。盡管如此，這個(gè)時(shí)間已經(jīng)被認(rèn)為是反物質(zhì)存在時(shí)間較長的一次了，一般它們都是轉(zhuǎn)瞬即逝的。

目前人類對(duì)暗物質(zhì)的探索還是停留在理論階段，因?yàn)樗鼈円恢倍紱]有真正被發(fā)現(xiàn)。暗物質(zhì)的尋找比反物質(zhì)困難多了，因?yàn)槲覀儾恢烙檬裁崔k法來探測(cè)它們，因?yàn)槲覀兛床灰娝鼈?，不知道它們是以什么方式存在，也就不知道用什么方法來探測(cè)它們。但它們又確確實(shí)實(shí)地存在著。反物質(zhì)已經(jīng)不止一次地被科學(xué)家們探索到44什么是暗能量？按照宇宙大爆炸理論，在大爆炸發(fā)生之后，隨著時(shí)間的推移，宇宙的膨脹速度將因?yàn)槲镔|(zhì)之間的引力作用而逐漸減慢，就像緩慢踩了剎車的汽車一樣。也就是說，距離地球相對(duì)遙遠(yuǎn)的星系，其膨脹速度應(yīng)該比那些近的星系慢一些。但1998年，美國加州大學(xué)伯克利分校（UCBerkeley）物理學(xué)教授、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）高級(jí)科學(xué)家索爾皮爾姆特（SaulPerlmutter），以及澳大利亞國立大學(xué)布賴恩施密特（BrianSchmidt）分別領(lǐng)導(dǎo)的兩個(gè)小組，通過觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，那些遙遠(yuǎn)的星系正在以越來越快的速度遠(yuǎn)離我們。換句話說，宇宙是在加速膨脹，仿佛一輛不斷踩油門的汽車，而不是像此前科學(xué)家所預(yù)測(cè)的那樣處于減速膨脹狀態(tài)。什么是暗能量？按照宇宙