暗物质与暗能量
宇宙中的暗物质和暗能量
宇宙中的暗物质和暗能量在我们所熟知的宇宙中，暗物质和暗能量是两个神秘而又引人瞩目的概念。
它们是构成宇宙的重要组成部分，却又极其难以被观测和理解。
本文将探讨宇宙中的暗物质和暗能量，以及它们对宇宙演化的重要意义。
一、暗物质：宇宙中的隐形力量暗物质，顾名思义，是一种不发光、不与电磁波相互作用的物质。
在宇宙中，暗物质占据着绝大部分的比例，约占宇宙总质量的27%。
然而，我们却无法直接观测到暗物质，它宛如一个隐形的力量，只能通过间接的天文观测和理论推测来认识它的存在。
暗物质最重要的证据之一来自于星系旋转曲线的观测。
根据牛顿力学的理论，我们预期星系中的物体离开星系中心后速度会递减，但观测结果却显示了完全相反的情况。
星系的恒星和气体在远离中心的轨道上具有高速度，这表明星系中存在着额外的引力源。
暗物质被视为解释这种现象的最佳候选者，它通过引力相互作用影响着星系中的可见物质运动。
此外，宇宙微波背景辐射的研究也提供了暗物质存在的证据。
宇宙微波背景辐射是宇宙大爆炸后剩余下的热辐射，通过对其温度分布的观测研究，科学家们发现，只有假设存在暗物质，并通过暗物质的引力作用，我们才能解释宇宙背景辐射的密度涟漪分布。
暗物质的本质依然是一个谜，科学家们提出了一些理论模型来解释它的组成，如超对称理论和阿克西恩理论等。
然而，迄今为止，还没有观测实验能够直接揭示暗物质的本质。
对于暗物质的研究仍然是当前宇宙学的重要课题之一。
二、暗能量：加速膨胀的推动力暗能量是另一个神秘的存在，它是一种反重力效应的能量形式，可以推动宇宙的加速膨胀。
根据观测数据表明，暗能量占据了宇宙总质能的约68%，比暗物质还要更多。
暗能量的存在最早由对超新星爆发的观测研究得出，当大型星系团中的超新星爆发时，科学家们观测到远离中心的超新星亮度比预期要高，这可以解释为暗能量的推动效应，使得宇宙膨胀速度越来越快。
暗能量的性质和来源同样是一个谜。
一种被广泛接受的解释是，它是宇宙真空的一种属性，被称为“宇宙常数”。
物理学中的暗物质与暗能量
物理学中的暗物质与暗能量暗物质与暗能量是物理学中一个极为重要的概念，也是关于宇宙存在的两个重要问题。
在人类对宇宙的探究中，我们了解到宇宙中只有大约5%的物质是可见的，剩下的95%是我们无法直接观测到的“暗物质”和“暗能量”。
那么，什么是暗物质和暗能量呢？它们为什么会在宇宙中存在？本文将为您详细解释相关的知识点。
一、什么是暗物质？暗物质指的是宇宙中一种不存在热电波辐射，无法被直接观测到的物质。
然而，它能够通过相互作用与可见物质组成宇宙的物质结构。
暗物质和可见物质的差别在于它们的组成物质不同：可见物质是由原子构成，而暗物质是由一些微弱粒子组成，这些粒子不与光子相互作用。
这也就是为什么我们无法直接观测到它们。
那么，为什么暗物质能够被推测出来呢？在爱因斯坦提出广义相对论之后，研究人员发现，行星的轨道和星系的运动与可见质量并不相符合。
也就是说，通过对星系运动的观测，我们知道了星系内除了可见物质之外，还有一些相当可观的物质质量存在，不断地影响星系的未来命运。
研究认为这些影响是由一些我们无法观测到的物质——暗物质引起的。
暗物质存在的证据还包括通过宇宙微波背景辐射的观测，研究者发现，在宇宙早期的膨胀中，暗物质扮演了很重要的角色。
二、什么是暗能量？与暗物质相对应的就是暗能量。
相对于暗物质而言，暗能量更加神秘、难以理解。
在物理学中，暗能量指的是导致现代宇宙加速膨胀的一种能量，这种能量占宇宙总体能量的近七成。
人类对暗能量的探究其实也可以追溯到20世纪初期爱因斯坦提出广义相对论之后。
当时爱因斯坦引入了一个问题：为什么宇宙不会收缩呢？此后许多学者认为，暗能量是爱因斯坦“宇宙常数”的一种形式，用于解释宇宙不断膨胀的情况。
但是，迄今为止，我们对这种能量仍不是完全理解，因此我们称之为暗能量。
三、暗物质和暗能量的差别所在虽然暗物质和暗能量都是我们不可见的能量，但它们在本质上是有所不同的。
暗物质是存在于宇宙中的大量的物质，这种物质只能用重力作用来推测它们的存在，但是它们的存在足够强大可以影响宇宙的演化方向。
天文学概念知识：宇宙学中的暗物质和暗能量的物理意义
天文学概念知识：宇宙学中的暗物质和暗能量的物理意义在宇宙学研究中，暗物质和暗能量是两个极其重要的概念。
它们对于我们理解宇宙的演化和结构都有着至关重要的意义。
本文将从物理意义和研究进展两个方面来探讨暗物质和暗能量的相关问题。
一、物理意义1.暗物质暗物质是宇宙中一种尚未被发现的物质，因其不与电磁波相互作用，所以不能被直接观测到。
目前，对于暗物质的存在、组成、性质等还存在很多未知的问题。
但通过对宇宙学和天体物理学的研究，我们可以借助间接观测的手段，来推测暗物质存在的证据。
暗物质的物理意义，在于它对宇宙的形成和演化起到了重要的作用。
宇宙的加速膨胀、星系的旋转速度、星系团的质量、宇宙微波背景辐射等现象，都表明暗物质存在，并且它是构成宇宙90%以上物质的主要组成部分。
只有理解暗物质，我们才能更好地研究宇宙的结构和演化，推理宇宙的结构演化史和未来的发展方向。
2.暗能量暗能量是宇宙中一种压强为负的能量形式，它的存在使得宇宙加速膨胀。
相比之下，普通的物质（如可见星系中的星体、尘埃和气体等）和辐射（如宇宙射线、X射线、光、微波辐射等）对宇宙的加速膨胀都是起减速作用的。
目前，对于暗能量的本质还没有达成共识，它的产生和由何种粒子、能级等组成依然存在着很多科学家的争议。
暗能量的物理意义，在于它对宇宙学研究及宇宙的演化方向产生了重大影响。
它是宇宙演化的基础性驱动力，改变了宇宙膨胀的性质，推动了未来的宇宙演化，影响了宇宙的总体结构。
加速膨胀的宇宙具有不同于减速膨胀（或收缩）宇宙的性质，这意味着对于宇宙与普遍理论的关系、物理规律的变化和宇宙结构的表现等都带着新的挑战和机遇。
二、研究进展1.暗物质经过几十年的研究，暗物质的存在已经被普遍接受，并在很多宇宙学理论和模型中被广泛应用。
但暗物质的本质至今仍然未被确认。
目前，关于暗物质性质的研究主要有两种思路：一是探测暗物质的粒子性质（暗物质粒子研究），二是通过观察宇宙的结构和演化，对暗物质的性质做出推测（宇宙学研究）。
什么是暗物质和暗能量它们如何影响宇宙演化
什么是暗物质和暗能量它们如何影响宇宙演化关键信息项：1、暗物质的定义和性质2、暗能量的定义和性质3、暗物质对宇宙演化的影响4、暗能量对宇宙演化的影响5、目前对暗物质和暗能量的研究方法和进展6、未来对暗物质和暗能量研究的展望11 暗物质的定义和性质暗物质是一种假设存在于宇宙中的物质形式，它不与电磁辐射相互作用，因此无法通过电磁波直接观测到。
然而，通过其对可见物质的引力效应，科学家们推断出了暗物质的存在。
111 暗物质的组成成分至今尚未完全确定，但理论上认为它可能由一些尚未被发现的基本粒子构成。
112 暗物质具有质量，并且其质量在宇宙中所占的比例远远高于可见物质。
12 暗能量的定义和性质暗能量是一种驱动宇宙加速膨胀的神秘力量。
与暗物质不同，暗能量并非物质，而是一种能量形式。
121 暗能量的本质仍然是现代物理学和宇宙学中最大的谜题之一。
122 其性质表现为具有负压，能够产生排斥性的引力效应。
21 暗物质对宇宙演化的影响暗物质在宇宙的结构形成和演化中起着关键作用。
211 它通过引力作用吸引普通物质，促进星系和星系团的形成和聚集。
212 在早期宇宙中，暗物质的分布不均匀性为星系的形成提供了种子。
213 暗物质的存在影响了星系的旋转曲线和星系团内的物质分布。
22 暗能量对宇宙演化的影响暗能量的存在导致宇宙加速膨胀。
221 在宇宙演化的后期，暗能量的影响逐渐占据主导地位，使得星系之间的距离不断增大。
222 暗能量的强度和演化方式对宇宙的未来命运有着决定性的影响。
31 目前对暗物质和暗能量的研究方法和进展311 科学家们通过多种观测手段来研究暗物质和暗能量，如引力透镜效应、星系团的观测、宇宙微波背景辐射的测量等。
312 大型地面和空间望远镜的建设为研究提供了更精确的数据。
313 粒子物理实验也在努力寻找可能构成暗物质的候选粒子。
32 未来对暗物质和暗能量研究的展望321 随着技术的不断进步和新的理论模型的提出，对暗物质和暗能量的研究有望取得重大突破。
暗物质和暗能量的本质是什么
暗物质和暗能量的本质是什么关键信息项：1、暗物质的定义与特征描述暗物质的性质____________________________暗物质的可能组成成分____________________________暗物质与普通物质的相互作用方式____________________________ 2、暗能量的定义与特性阐述暗能量的本质特征____________________________暗能量对宇宙膨胀的影响机制____________________________暗能量的可能来源或产生方式____________________________3、研究暗物质和暗能量的方法与技术观测手段____________________________实验方法____________________________理论模型构建____________________________4、目前对暗物质和暗能量本质的主流理论和假说相关理论的核心观点____________________________理论的依据和证据____________________________理论存在的局限性和争议点____________________________11 暗物质的定义与特征暗物质是一种在宇宙中存在，但不与电磁辐射相互作用，因而无法通过电磁波观测直接探测到的物质。
它的存在是通过其对可见物质的引力效应推断出来的。
暗物质具有以下重要特征：111 质量巨大暗物质在宇宙中的总质量远远超过了普通可见物质的质量。
112 分布广泛其在星系和星系团中广泛分布，形成了宇宙的大尺度结构。
113 弱相互作用虽然与电磁辐射不发生作用，但可能存在极弱的非引力相互作用。
12 暗物质的可能组成成分目前，对于暗物质的组成成分存在多种假说和猜测。
121 弱相互作用大质量粒子（WIMP）这是一种被广泛研究的候选者，具有适当的质量和相互作用强度。
暗物质与暗能量
暗物质与暗能量什么是暗物质暗物质（Dark Matter）是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。
暗物质的密度非常小，但是数量非常庞大。
自从牛顿发现了万有引力定律以来, 人们就一直尝试用引力理论来解释各种天体的运动规律, 在这个过程中, “暗物质”的概念很早就已经形成了。
现代意义下的暗物质概念是瑞士天文学家家弗里兹·兹威基（Fritz Zwicky）早在1933 年研究后发星系团中星系运动的速度弥散时就提出来了。
他根据所测得的星系速度弥散并应用维理定理得到了后发星系团的质光比, 发现其比太阳的质光比要大400 倍左右。
1934 年，他在研究星系团中星系的轨道速度时，为了解释“缺失的物质”问题而正式提出了暗物质的概念．但当时并没引起太多的关注，直到40 年后，人们在研究星系中恒星的运动时遇到类似的困难: 人们发现如果仅考虑可见( 发光) 物体彼此之间的相互吸引力，那么各式各样的发光天体( 包括恒星、恒星团、气状星云，或整个星系) 运动的速度要比人们预想的快一些。
暗物质存在最直接的证据来自于漩涡星系旋转曲线的测量。
通常测量的旋转曲线在距离星系中心很远的地方会变平, 并且一直延伸到可见的星系盘边缘以外很远的地方都不会下降。
如果没有暗物质存在, 很容易得到在距离很远的地方旋转速度会随距离下降: v(r)= GM(r)! r ∝1!r因此, 平坦的旋转曲线就意味着星系中包含了更多的物质。
2003 年，Wilkinson 微波背景各向异性探测( WMAP) 、Sloan数字巡天( SDSS) 和最近的超新星( SN) 等天文观测以其对宇宙学参数的精确测量，进一步有力地证实了暗物质的存在．这在人类探索宇宙奥秘和物质基本结构的道路上无疑是一个光辉的成就．最新数据显示，在宇宙能量构成中，暗能量占72%，暗物质占23%，重子类物质只占了5%左右．暗物质的探测暗物质的探测可以分为如下3 种方法。
暗物质与暗能量之谜
暗物质与暗能量之谜1. 引言在当代物理学中，暗物质和暗能量被认为是宇宙中最神秘的事物之一。
尽管科学家们已经做出了许多努力来解决这个谜题，但至今仍然没有完全理解暗物质和暗能量的本质。
本文将讨论暗物质和暗能量的定义、观测证据以及当前的研究进展。
2. 暗物质的定义与观测证据2.1 暗物质的定义暗物质是指一种无法直接与电磁波相互作用的物质，在宇宙中占据了大约27%的比例。
尽管我们无法直接探测到暗物质，但通过其对可见物体的引力影响，科学家们得出了其存在的结论。
2.2 观测证据2.2.1 天体运动轨迹在天体运动轨迹的观测中，科学家们发现存在一些不能通过可见物质来解释的现象，例如：银河系旋转曲线上的异常速度分布，这表明了有额外的引力源在起作用。
2.2.2 引力透镜效应引力透镜效应是指由于大质量天体对光的扭曲效应，使其看起来经过这些天体周围时变形或者成为多个像。
其中一些观测结果也支持了暗物质的存在。
2.2.3 宇宙微波背景辐射宇宙微波背景辐射是宇宙诞生后留下来的背景辐射，并提供了研究宇宙演化过程的重要线索。
对宇宙微波背景辐射的观测数据表明了暗物质存在的可能性。
3. 暗能量的定义与观测证据3.1 暗能量的定义暗能量是一种描述空间膨胀加速现象的假设能量，占据了宇宙总能量的约68%。
暗能量被认为是推动宇宙膨胀加速的原因。
3.2 观测证据3.2.1 超新星观测超新星爆发是一种极为明亮且短暂的天文现象，可以用于测量远处物体距离。
通过观测远处超新星爆发及其亮度变化规律，科学家们发现了一个令人惊讶的结果：宇宙膨胀正在加速进行。
这一发现为暗能量的存在提供了直接证据。
3.2.2 大尺度结构形成暗能量还表现为一种反重力效应，它抵消了引力，推动了宇宙中大尺度结构（如星系团、超级星系团等）的形成和演化。
3.2.3 宇宙学参数测量结果通过对宇宙大尺度结构、宇宙微波背景辐射以及超新星等多种数据进行分析，科学家们不断精确测量宇宙参数。
这些参数包括了关于暗能量性质和行为方式的信息。
暗物质与暗能量简介
暗物质与暗能量简介什么是暗物质？暗物质，这个名字听上去就有种神秘的感觉，仿佛来自宇宙深处的奇妙存在。
实际上，暗物质是一种我们无法直接观测到的物质，但其存在却是科学界的共识。
暗物质从字面上来看，就是指在宇宙中存在却无法直接看到的物质。
科学家们通过观测天体运动以及宇宙背景辐射等手段，得出了暗物质存在的证据。
根据目前的研究，它占据了宇宙质量的约27%，比我们所熟知的普通物质还要多。
然而，我们对暗物质的了解仍然非常有限。
暗物质的粒子被称为暗物质粒子，它们与普通物质的粒子相互作用非常弱，几乎没有呈现相互碰撞的情况。
这也是为什么我们无法直接观测到暗物质。
然而，暗物质对宇宙的演化起到了至关重要的作用，它对物质的聚集和星系的形成都有重要影响。
暗能量和宇宙加速膨胀除了暗物质，还有一个被广泛讨论的概念就是暗能量。
暗能量是一种反重力效应，它被认为是导致宇宙加速膨胀的原因之一。
在20世纪90年代，科学家通过观测到的宇宙背景辐射，发现宇宙的膨胀速度正在不断加快。
这一现象对传统的宇宙学理论构成了挑战。
为了解释这种加速膨胀的情况，科学家提出了暗能量的概念。
暗能量被认为是一种填满宇宙空间的能量形式，它具有均匀负压特性。
虽然我们对暗能量的本质知之甚少，但它起到了推动宇宙加速膨胀的作用。
暗物质与暗能量的关系暗物质和暗能量虽然都被称为“暗”，但它们实际上是两个完全不同的概念。
暗物质是指存在于宇宙中的无法直接观测到的物质，而暗能量则是一种填满宇宙空间的能量形式。
尽管暗物质和暗能量在本质上是不同的，但它们之间却存在着一种微妙的联系。
据科学家的观测和推测，宇宙中的大部分暗物质和暗能量占据了宇宙总质量和能量的绝大部分。
暗物质通过引力影响普通物质的分布和演化，而暗能量则推动了宇宙加速膨胀的进程。
尽管我们对于暗物质和暗能量的了解还非常有限，但它们无疑是现代宇宙学中非常重要的研究课题。
科学家们正不断努力寻找新的观测手段和理论模型，以更深入地理解暗物质和暗能量的本质。
暗物质与暗能量
暗物质与暗能量导言：暗物质与暗能量是当今天文学领域中备受关注的热门话题。
它们是构成宇宙的重要组成部分，能够影响到宇宙的演化和结构形成。
本文将深入探讨暗物质与暗能量的概念、性质以及它们对宇宙演化的影响。
一、暗物质的概念与性质1.1 暗物质的定义暗物质是一种无法直接探测到的物质形式，不与电磁辐射相互作用，因此无法在实验室中观测到。
然而，通过对天体运动的观测和宇宙背景辐射的分析，科学家们认为暗物质存在于宇宙中，占据着巨大的比例。
1.2 暗物质的组成目前，科学家还不清楚暗物质的确切组成。
理论上，暗物质可能由一种或多种新型粒子组成，这些粒子与我们熟知的基本粒子不同。
暗物质粒子所具有的性质，仍是科学探索的课题。
1.3 暗物质的重要性虽然暗物质不直接与电磁辐射相互作用，但它通过引力与其他物质相互作用，对宇宙的演化产生了巨大的影响。
暗物质的引力作用维持着星系的稳定、决定了星系的形态结构，并在宇宙大尺度结构的形成过程中发挥重要作用。
二、暗能量的概念与性质2.1 暗能量的定义暗能量是一种解释宇宙加速膨胀现象的假设能量。
它是存在于宇宙各处的均匀能量场，填满了整个宇宙空间。
2.2 暗能量的特点暗能量具有负压力，这种压力表现为负的引力效应，使得宇宙膨胀加速。
暗能量的密度是恒定的，因此随着宇宙的膨胀，暗能量会不断增加。
2.3 暗能量的研究意义暗能量的存在及其引起的宇宙加速膨胀现象仍然是科学难题。
科学家们希望通过深入研究暗能量的性质，揭示宇宙的演化规律，推动宇宙学理论的发展。
三、暗物质与暗能量的关系与影响3.1 暗物质与暗能量的对比虽然暗物质与暗能量都是宇宙中未知的成分，但它们在多个方面存在显著差异。
暗物质通过引力影响星系尺度结构的演化，而暗能量则主要影响宇宙的整体膨胀。
3.2 暗物质与暗能量的共同作用虽然暗物质与暗能量的性质不同，但它们的作用共同影响着宇宙的演化：暗物质的引力凝聚了可观测物质和星系结构，而暗能量则促使宇宙膨胀加速。
暗能量和暗物质的区别是什么
暗能量和暗物质的区别是什么很多人会认为暗能量和暗物质是一样的。
它们是同一个意思，其实不是的。
那么暗能量和暗物质的区别是什么呢?暗能量和暗物质有区别暗能量是暗物质所产生的一种力(能量)，(就像地球、引力一样，)。
暗能量和暗物质是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量，宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量与万有引力来推动的。
根据"普朗克"探测器收集的数据，科学家对宇宙的组成部分有了新的认识，宇宙中普通物质和暗物质的比例高于此前假设(30%)，而暗能量这股被认为是导致宇宙加速膨胀的神秘力量则比想象中少，占68.3%。
暗能量是宇宙学研究的一个里程碑性的重大成果。
支持暗能量的主要证据有两个。
一是对遥远的超新星所进行的大量观测表明，宇宙在加速膨胀。
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"。
暗物质(Dark Matter)是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。
暗物质的密度非常小，但是数量庞大，因此它的总质量很大，它们代表了宇宙中84.5%的物质含量，其中人类可见的只占宇宙总物质量的10%不到(约5%)。
暗物质无法直接观测得到，但它能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到。
暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。
现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、天文观测和膨胀宇宙论研究表明:宇宙的密度可能由约70%的暗能量，5%的发光和不发光物体，5%的热暗物质和20%的冷暗物质组成。
介绍暗能量暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。
它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。
暗物质暗物质(Dark Matter)是一种因存在现有理论无法解释的现象而假想出的物质，比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。
粒子物理学中的暗能量与暗物质的关系
粒子物理学中的暗能量与暗物质的关系暗能量和暗物质是粒子物理学中两个重要的概念。
虽然它们在我们日常生活中无法被直接观测到，但它们却在宇宙中扮演着关键角色。
本文将探讨暗能量和暗物质之间的关系。
1. 暗能量的概念与作用在解释宇宙膨胀的加速过程时，科学家引入了暗能量的概念。
暗能量被认为是一种特殊的形式的能量，它具有负压力，可以推动宇宙的加速膨胀。
虽然我们无法直接观测到暗能量，但通过对宇宙微波背景辐射的观测及其他实验证据的分析，科学家们得出了关于其存在的结论。
2. 暗物质的概念与特性暗物质是一种在宇宙中广泛存在的物质，但由于其不参与电磁相互作用，因此无法被直接探测到。
科学家们通过观测星系运动、宇宙微波背景辐射等手段得出了暗物质存在的结论。
暗物质对于构成宇宙的大型结构起到着重要的作用，因为它对物质的引力相互作用影响着星系团的形成和发展。
3. 暗能量和暗物质的关系暗能量和暗物质在宇宙学中起着不可忽视的作用，并且相互关联。
暗能量推动着宇宙的加速膨胀，而暗物质则通过引力影响宇宙的演化。
暗物质的存在可以解释宇宙的结构形成，而暗能量则能够解释观测到的宇宙加速膨胀现象。
虽然暗能量和暗物质在性质上存在差异，但它们共同作用于宇宙的演化过程。
4. 目前的研究进展与未来展望对于暗能量和暗物质的研究仍然是粒子物理学和天体物理学领域的重要热点。
科学家们利用大型探测器和卫星等设备进行观测和实验，试图更深入地了解暗能量和暗物质的本质。
未来的研究可能涉及到对暗能量和暗物质性质的精确测量以及它们与其他物质和能量的相互作用。
总结：在粒子物理学中，暗能量和暗物质是两个重要的概念，它们在解释宇宙演化和结构形成方面起着关键作用。
虽然暗能量和暗物质在性质上存在差异，但它们共同塑造了宇宙的面貌。
随着科学技术的发展，对于暗能量和暗物质的研究将进一步深入，为我们揭示宇宙的奥秘提供更多线索。
暗物质和暗能量
暗物质和暗能量宇宙是一个庞大而神秘的存在，它的起源和构成一直是人类思考探究的对象。
除了宇宙中可见的物质，还存在着我们无法直接观测到的暗物质和暗能量。
这篇文章将探讨暗物质和暗能量在宇宙中的作用及现状。
一、暗物质暗物质指的是和普通物质不同，不会发光、不会与电磁波相互作用，也就是无法直接观测到的一种物质。
暗物质在宇宙中所占比例相当高，约占宇宙总质量的27%左右，远超过我们目前能观测到的物质。
目前，长期以来对暗物质的探测和研究仍在进行之中。
关于暗物质的本质，天文学家们提出了一些假设，其中最为流行的一个是暗物质可能由一些尚未被发现的基本粒子组成。
暗物质在宇宙学中有着重要的作用。
通过计算可以得出，宇宙大爆发后，如果只有可见物质，那么由于引力的作用，它们将会聚集在一起形成一个小球体，而且在宇宙开始膨胀的时候就会坍缩成一个大黑洞。
但事实上，由于暗物质的存在，引力作用比可见物质更强大，暗物质和可见物质互相牵引，稳定地固定在galaxies 中心而不会轻易地凌乱。
二、暗能量暗能量是在1990年代后被提出的概念，它是一种可以解释当前宇宙加速膨胀的力量，暗能量是目前宇宙中最大的能量来源之一，占据了宇宙总能量的约70%。
暗能量本身也是一种磨蹭与电磁波不相互作用的能量，因此无法被直接观测到和探测到。
对于暗能量的起源和本质，现在仍然没有确切的解释。
有一种假设认为暗能量是占据整个宇宙的一个场，这个场对宇宙中的物体产生引力，直接导致宇宙加速膨胀。
三、关于宇宙的命运对于宇宙的未来命运，科学家们保持着低调和谨慎。
但从我们纷繁的研究成果来看，宇宙最终将有两个可能的结果。
一种是“the Big F reeze(大冻结)”，也就是宇宙将会继续扩张，而且由于暗能量的推动，扩张速度会不断地加快。
在这种情况下，宇宙中的恒星会逐渐熄灭，黑洞会逐渐消失，宇宙会变得越来越冷和黑暗。
另一种则是“the Big Crunch(大坍缩)”，也就是如果宇宙中的密度足够高的话，宇宙在未来会开始收缩。
宇宙中的暗物质和暗能量
宇宙中的暗物质和暗能量宇宙是由物质和能量构成的，但除此之外，我们还会听到一些特殊的物质和能量——暗物质和暗能量。
这两种物质和能量在宇宙中占据着重要的位置，下面一起来了解一下。
一、什么是暗物质？暗物质是宇宙中一种神秘的物质，它不发射电磁波，因此无法直接被观测到。
但是，基于星系和宇宙大尺度结构的引力模型，我们发现在现有的可见物质中计算不出这些结构的形成和运动，因此科学家们根据质量计算它们应该存在着另一种新的物质，这就是暗物质。
暗物质的质量与可见物质相比非常重要，它约占宇宙总物质的五分之四。
对于这种神秘的物质，科学家们目前还无法给出令人信服的完整解释，但研究人员们已经提出了一些猜测：暗物质可能是由一种新的基本粒子组成的，我们称这种粒子为WIMP（弱相互作用巨大粒子），也有科学家提出暗物质为一种具有超强交互力的粒子。
尽管暗物质至今还未被直接探测到，但其在宇宙学中的作用被广泛认可和加以研究。
暗物质的存在解释了宇宙大尺度结构的演化过程，也有助于研究宇宙学中的重大问题，例如暗物质的起源和宇宙膨胀加速的原因等。
二、什么是暗能量？暗能量，同样是宇宙学中神秘的概念，是指一种理论上存在的能量，它具有能够产生引力的作用，但与我们所熟知的电磁波和引力场完全不同。
暗能量的存在证据与暗物质相同，是通过一系列宇宙观测和模拟分析发现的。
暗能量的密度在目前宇宙中占据了总能量的70%以上，是控制宇宙最近期加速膨胀的主导因素之一。
它的存在对宇宙学的理解起着至关重要的作用。
对于暗能量的出现，科学家们提出了一种称为“余辉场”的假说，它认为暗能量是一种具有均匀恒定密度的能量场，和真空能差不多，而它通过产生反重力的作用来推动宇宙膨胀。
此外，也有一些学者提出了其他的假说，例如，暗能量可视为存在于时空中的真空,它的质量非常小, 但势能和可观测宇宙区域中的势能相对的比例却非常大。
三、暗物质与暗能量的相互作用科学家们认为暗物质和暗能量在宇宙的演化中都扮演了重要的角色，但它们之间的关系目前还不能准确确认。
暗物质和暗能量是什么
暗物质和暗能量是什么关键信息项：1、暗物质的定义和性质定义：＿___________________________性质：＿___________________________2、暗能量的定义和性质定义：＿___________________________性质：＿___________________________3、暗物质和暗能量的发现历程关键发现事件：＿___________________________相关研究进展：＿___________________________4、暗物质和暗能量对宇宙的影响对宇宙结构形成的作用：＿___________________________对宇宙演化的影响：＿___________________________5、目前对暗物质和暗能量的研究方法观测手段：＿___________________________理论模型：＿___________________________11 暗物质的定义暗物质是一种在宇宙中存在，但不与电磁辐射相互作用，无法通过电磁波的观测手段直接探测到的物质。
它不发光，也不反射、折射或吸收光，因此难以被直接观测到。
111 暗物质的性质暗物质具有引力作用，其存在可以通过其对可见物质的引力效应来推断。
它在星系和星系团的动力学中起着重要作用，例如维持星系的旋转速度和星系团的结构稳定。
112 暗物质的可能组成目前科学家认为暗物质可能由一些尚未被发现的基本粒子构成，例如弱相互作用大质量粒子（WIMP）、轴子等。
但至今尚未有确凿的证据确定其具体成分。
12 暗能量的定义暗能量是一种被认为充满整个宇宙、具有负压、促使宇宙加速膨胀的神秘能量形式。
121 暗能量的性质暗能量的性质与普通物质和能量有很大的不同。
它的压强为负，并且其密度不随宇宙的膨胀而减小，反而可能会增加。
122 暗能量的影响暗能量的存在导致宇宙的膨胀速度不断加快，这对宇宙的未来命运产生了深远的影响。
暗物质与暗能量
暗物质与暗能量什么是暗物质暗物质（Dark Matter）是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。
暗物质的密度非常小，但是数量庞大，因此它的总质量很大，它们代表了宇宙中26%的物质含量，其中人类可见的只占宇宙总物质量的5%不到（约4.9%）。
暗物质无法直接观测得到，但它能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到。
暗物质的发现大约65年前，第一次发现了暗物质存在的证据。
弗里兹·扎维奇发现，大型星系团中的星系具有极高的运动速度，除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上，否则星系团根本无法束缚住这些星系。
最直观的证据是旋涡星系的旋转曲线。
尽管对暗物质的性质仍然一无所知，但是到了80年代，占宇宙能量密度大约20%的暗物质以被广为接受了。
“观测”暗物质的手段观测暗物质的手段主要有，引力透镜法，旋涡星系的旋转曲线，星系中的恒星或星系团中的星系的速度弥散，星系团（及椭圆星系）的X射线气体的流体静力学平衡方法，星系团的苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应等等。
直接探测间接探测WIMP。
WIMP偶尔会撞上一个原子核。
这一碰撞会散射原子核，进而使之和周围的原子核发生碰撞。
由此科学家可以探测到这些相互作用所释放出的热量和闪光。
对于暗物质的直接探测实验一般都这设置于地底深处，以排除宇宙射线的背景噪声。
这类的实验室包括美国的Soudan mine和DUSE、加拿大的SNOLAB地下实验室、意大利的大萨索国家实验室(Gran Sasso National Laboratory)以及英国的Boulby mine。
间接探测暗物质的间接探测主要是观测其两两湮灭时所产生的讯号。
由于其湮灭所产生的粒子与其暗物质的模型有关，有许多种类的实验被提出。
假使暗物质是马约拉那粒子，则两个暗物质对撞会湮灭产生伽马射线或正负粒子对。
如此可能会在星系晕生成大量伽马射线、反质子和正电子。
暗物质与暗能量简介
暗物质与暗能量简介宇宙是一个神秘而广阔的空间，其中隐藏着许多我们尚未完全了解的奥秘。
暗物质和暗能量就是其中最为神秘的存在之一。
它们虽然无法直接被观测到，却在宇宙的演化过程中扮演着至关重要的角色。
本文将简要介绍暗物质与暗能量的概念、性质以及它们对宇宙的影响。
一、暗物质暗物质是一种神秘的物质形态，它不发光、不吸收光，也不与普通物质发生相互作用，因此无法被直接观测到。
然而，通过对宇宙中星系运动的观测以及宇宙微波背景辐射的分析，科学家们得出了暗物质存在的结论。
据估计，暗物质占据了宇宙总质量的约27%，是构成宇宙的重要组成部分。
暗物质的性质至今仍然是一个谜。
目前的理论认为，暗物质可能由一种或多种新型粒子组成，这些粒子与普通物质的相互作用非常微弱，因此极为难以探测。
科学家们正在进行各种实验和观测，试图揭示暗物质的真实面目，但迄今为止，暗物质仍然是宇宙中最大的谜团之一。
暗物质对宇宙的影响是巨大而深远的。
它通过引力相互作用影响着星系的运动，维持着星系的稳定性。
此外，暗物质还参与着宇宙大尺度结构的形成，对宇宙的演化起着至关重要的作用。
因此，研究暗物质不仅可以帮助我们更好地理解宇宙的起源和演化，还有助于揭示物质的本质和宇宙的奥秘。
二、暗能量除了暗物质，暗能量是另一种神秘的存在。
暗能量是一种反重力的力量，它导致了宇宙的加速膨胀。
暗能量的存在首次被宇宙学家们提出是在上世纪90年代，当时他们通过观测到的遥远超新星爆炸的数据发现，宇宙的膨胀速度正在加快，这一发现颠覆了人们对宇宙演化的传统理解。
暗能量的性质同样是一个谜。
目前的主流理论认为，暗能量是一种均匀且恒定的能量密度，它填充着整个宇宙空间，并且具有负压力，导致了宇宙的加速膨胀。
然而，对于暗能量究竟是什么以及它是如何影响宇宙膨胀的机制，科学家们仍然知之甚少。
暗能量对宇宙的影响是巨大的。
它不仅导致了宇宙的加速膨胀，还影响着宇宙大尺度结构的形成。
暗能量的存在改变了我们对宇宙命运的理解，也引发了许多关于宇宙结构和演化的新问题。
暗物质与暗能量的研究
暗物质与暗能量的研究暗物质与暗能量是当前宇宙研究中的重要课题，两者的存在对于解释宇宙结构和演化具有关键意义。
本文将探讨暗物质与暗能量的概念、研究方法以及对宇宙学的影响。
一、暗物质的概念与研究方法1.1 暗物质的定义暗物质是指不能直接观测到的物质，它不发出电磁波也不与光发生相互作用。
然而，通过其引力对可见物质和宇宙结构的影响，科学家对其存在提出了推测，这也是暗物质的命名来源。
1.2 暗物质的研究方法科学家通过多种方法来研究暗物质，其中包括天文观测、粒子物理实验和数值模拟等。
天文观测方法：利用可见光、无线电波等不同波段的观测设备，科学家通过观测星系旋转曲线、引力透镜效应等来间接推断暗物质的存在和分布。
粒子物理实验方法：科学家通过加速器实验和暗物质探测器等设备，寻找暗物质微观粒子的可能性，例如超对称粒子等。
数值模拟方法：通过建立宇宙模型，结合观测数据和理论假设，使用大规模数值模拟来研究暗物质在宇宙中的分布和演化，以验证和推断其性质。
二、暗能量的概念与研究方法2.1 暗能量的定义暗能量是描述宇宙空间中均匀分布的能量，其具有负压力，能够产生宇宙加速膨胀的作用。
2.2 暗能量的研究方法科学家通过不同的研究方法来探索暗能量，其中包括宇宙学观测、粒子物理实验和理论建模等。
宇宙学观测方法：通过观测宇宙的加速膨胀和大尺度结构的形成，科学家可以间接推测出暗能量的存在和性质。
例如，对宇宙微波背景辐射的测量可以获得关于宇宙膨胀历史和暗能量的信息。
粒子物理实验方法：科学家通过加速器实验和粒子物理探测器等设备，寻找产生暗能量的微观粒子，例如暗能量的天使粒子等。
理论建模方法：科学家通过建立宇宙学模型和基于物理定律的理论，从理论层面上解释暗能量的始源和性质。
例如，暗能量可能被视为引力场方程中的宇宙常数项或是其他物理机制的产物。
三、暗物质与暗能量对宇宙学的影响3.1 暗物质的影响暗物质通过其引力作用，对可见物质和宇宙结构的形成与演化起到关键作用。
暗物质与暗能量
暗物质与暗能量暗物质和暗能量是当今宇宙学研究中最为神秘的两个概念。
尽管它们在宇宙中占据着重要的地位，却既无法直接被观测到，也无法解释其本质。
本文将探讨暗物质和暗能量的概念、性质以及它们对宇宙演化的影响。
一、暗物质暗物质是指一种不能与电磁波相互作用，因而无法被直接观测到的物质。
它的存在主要通过其对物质和能量的引力作用间接推断出来。
据估计，暗物质在宇宙中的存在比普通物质多达五倍以上，占据了宇宙总质量的约27%。
关于暗物质的本质，科学家们目前还没有确凿的证据或共识。
一种主流理论是，暗物质可能由一种或多种未知的基本粒子组成，这些粒子与我们所熟知的物质粒子不同。
更引人注目的是，暗物质的引力作用对星系形成和旋转曲线等现象有着至关重要的影响。
二、暗能量暗能量是一种被认为填充整个宇宙的奇特能量，其特点是具有负压力，可以引起宇宙的膨胀加速。
暗能量是在1998年通过观测遥远超新星爆炸的光度曲线发现的，这项重大发现使得宇宙学取得了突破性进展。
尽管暗能量在宇宙学上起到了重要的作用，但关于其本质的了解还相对有限。
现有的理论认为，暗能量可能是真空能量密度的一种表现形式，或者是与时空密度恒定相关的能量场。
暗能量的存在使得宇宙加速膨胀，从而解释了宇宙膨胀的观测事实。
三、暗物质与暗能量的影响暗物质和暗能量对宇宙的演化产生了深远的影响。
首先，暗物质的存在对星系和星系团的形成起到了关键作用。
暗物质的引力作用使得星系团内的星系能够紧密地聚集在一起，而且决定了星系团的质量和结构。
其次，暗能量对宇宙加速膨胀起到了主导作用。
宇宙加速膨胀的发现启示了暗能量的存在，而暗能量的负压力则推动着宇宙的膨胀，在宇宙的大尺度结构形成中起到了决定性的作用。
最后，暗物质与暗能量的存在也给宇宙学带来了一些悬而未决的问题。
例如，科学家们还无法解释为何暗能量的能量密度如此之小，远小于理论值，这也是著名的暗能量问题之一。
综上所述，暗物质和暗能量是构成宇宙中最重要的组成部分之一。
宇宙中的暗物质与暗能量是什么
宇宙中的暗物质与暗能量是什么宇宙，是我们所生活的广阔无垠的宇宙空间。
而这个宇宙，正在经历着一场神秘莫测的变化。
科学家们通过观测和研究发现，宇宙中存在着两种神秘的成分：暗物质和暗能量。
本文将探讨宇宙中的暗物质和暗能量是什么。
一、暗物质暗物质，顾名思义，是一种在我们当前物理学模型中无法直接观测到的物质形态。
然而，通过我们观测到的可见物质（如星系、星云等）的运动状态，以及宇宙背景辐射的测量，科学家们发现了暗物质的存在。
在宇宙中，暗物质以不同于普通物质的方式影响着天体的运动。
普通物质通过引力相互作用，而暗物质则通过引力的方式与普通物质和自身相互作用。
这种作用在宇宙的大尺度结构形成和星系旋转曲线的观测中得到了证实。
暗物质的组成仍然是一个谜团。
根据目前的理论和实验结果，暗物质可能由一种或多种新型粒子构成，与我们目前所了解的粒子（如电子、质子等）存在着本质的区别。
然而，对于这种新型粒子的性质，科学家们仍然无法给出确切的答案。
暗物质的存在与性质，对于我们理解宇宙的演化和结构形成具有重要的意义。
二、暗能量与暗物质相伴而生的是暗能量，也是一种摄人心魄的存在。
暗能量被认为是推动宇宙加速膨胀的力量。
最早的关于宇宙膨胀的观测是基于超新星爆发光度的测量，而后的研究发现了更多证据支持宇宙膨胀的概念。
暗能量具有负压，与普通物质和辐射相比，其压强为负值。
这种负压强驱使着宇宙膨胀加速进行。
在整个宇宙演化中，暗能量的贡献越来越大，成为主导宇宙膨胀的因素。
暗能量的本质也是一个未解之谜。
目前，科学家们提出了许多关于暗能量的理论，如伦敦哈勃常数、夸克和轴子等超对称粒子。
然而，这些理论都还没有得到令人信服的实验证据，因此仍然需要更多的研究和观测才能揭示暗能量的真正面貌。
三、宇宙的未来在理解宇宙中的暗物质和暗能量的基础上，我们可以展望宇宙的未来。
根据目前的观测和理论模型，科学家们认为暗物质和暗能量将继续主导宇宙的演化。
暗物质通过引力的作用，将继续塑造星系和星系团的结构，并影响宇宙的大尺度分布。
暗物质与暗能量简介
暗物质与暗能量简介在我们的宇宙中，存在着许多神秘的组成部分，其中最为人熟知的就是普通物质，即我们可以直接观察和感知的星星、行星以及气体等。
然而，科学家们近年来发现，我们所熟悉的普通物质只占据了宇宙中物质总量的一小部分。
相反，约95%的宇宙物质由两种神秘的成分组成：暗物质和暗能量。
理解它们的特性，对于揭示宇宙的秘密和未来的发展方向有着重要意义。
暗物质概念与特征暗物质是一种不可见的物质，它不会发出、吸收或反射任何电磁辐射，因此无法通过现有的望远镜直接观察到。
尽管如此，科学家们通过其对可见物质的引力影响推断出暗物质的存在。
暗物质占据了宇宙总质量的约27%，而普通物质仅占5%。
剩余68%则被暗能量填补。
暗物质的一些关键特征包括：无辐射性：暗物质与普通物质不同，不容易以光波或其他形式的电磁辐射释放能量。
引力作用：虽然不可见，暗物质仍然能通过引力影响周围的星系和星际气体的运动。
例如，通过研究星系旋转速度与其可见质量之间的不一致性，科学家们了解到存在大量未被观察到的暗物质。
超级大质量：相比于普通物质，暗物质可能以一种更为集中的形式存在，例如在星系中心附近，形成所谓的大质量暗物质晕。
暗物质的证据尽管我们无法直接探测到暗物质，科学家们通过多个证据强烈支持其存在。
星系旋转曲线：根据牛顿定律，我们可以预测一个星系中行星运动的速度。
然而，在实际观测中，外缘星系产生了意想不到的快速度，这表明该区域周围还有大量未被探测到的质量，即暗物质。
引力透镜效应：当光线通过一个大质量天体（如星系）时，它会发生弯曲，这一现象被称为引力透镜效应。
通过研究光线弯曲后呈现出的图像形状和强度，科学家能够推导出存在于该区域的暗物质分布。
大尺度结构形成：宇宙大爆炸理论告诉我们，宇宙是从一个高温高密度状态开始扩展并冷却下来的。
在这样的过程中，暗物质作为“胶水”在引导可见物质凝聚形成大尺度结构，例如星系团和超星系簇。
暗物质的候选者由于无法直接观测，科学家们提出了多个可能构成暗物质的粒子候选者。
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2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
10
暗物质的性质
暗物质不发光，却有引力。 宇宙中暗物质比可见物质多得多。 暗物质粒子的主要性质： 1）长寿命； 2）主要是冷的（质量大）； 3）作用弱。 主要暗物质粒子不可能是普通物质粒子。 主要暗物质粒子不可能是普通物质粒子。 “过尽千帆皆不是（温庭筠 ）”！ 可能候选者： 可能候选者：Neutralino、Axion等。 、 等
nγ ≈ 400(T/2.7K)3 cm-3
• Hubble关系：
Z=(λ-λe)/λe=(H0/c)D
H0=100h0 km/(s.Mpc) h0 ≈ 0.71±0.07 ±
• 重子-光子比： η = nB/nγ ∼ 10-10 • 轻核素丰度： 4He：0.22≤Y≤0.24 ≤ ≤ D/H≥1.8×10-5 (D+3He)/H≤1.0 ×10-4 7Li/H≈ (1.0-1.4) ×10-10 • 宇宙年龄： tgc =(1.5±0.4) ×1010年 ± 1/H0= (1.38 ± 0.14) ×1010 年
DL(z) = [Lp/(4πF)]1/2 π
Hubble常数
2011年11月26日
& H (t ) = R / R
陆 埮
&& & q = −RR/ R =
= Ω 2 ρc 2
29
中科院 紫金山天文台
两个可观测参数
Hubble常数 减速因子
& H (t ) = R / R
H Ω
&&R/ R2 = 1 ρ = 1 Ω q = −R & 2 ρc 2
4πG 3
(ρ +
3P c2
−
Λc 2 4πG
)
ρR 2 & && 为使Einstein宇宙成为静态,要求 R = R = 0
2 3
=
, 此时
(ρ +
3P c2
Λc − 4πG = 0
2
)
只要Λ为正，ρ、P均可为正 Λ、ρ为正，k必为 正，必为闭宇宙。
中科院 紫金山天文台 24
kc 2 =
Λc 2 R 2 3
+ 8π3G ρ R 2
陆 埮
2011年11月26日
爱因斯坦宇宙
静态 这是第一个现代宇宙学模型 dl 2 = R 2 {dr 2 /(1 − r 2 ) + r 2 (dθ 2 + sin 2 θdφ 2 )} 线元： 空间有限而无边，时间无限 爱因斯坦模型经不起微扰，不稳定
Einstein方程：R µν −
3P c2
2 2
1 2
g µν Rσ
2
σ
π = − 8c 4G T µν
& tt 3R& = −4πG( ρ + ) R & & ss RR& + 2 R + 2kc = 4πG( ρ − ) R && 消去 R ，得宇宙动力学方程 2 kc & 2 + kc 2 = 8πG ρR 2 H 0 + R = 8πG ρ 0 R 3 ⇒ 3 临界密度（k＝0）： 3H −29 2 g/cm3 ρ 0c ≡ = 1.88 ×10 h
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
4
暗物质 怎样测量物质? 怎样测量物质
2011年11月26日 陆 埮 中科院 紫金山天文台 5
光度方法
质光关系：据光 度定质量 主序星质光关系： L∝Ma, 3≤a ≤4 可见物质的平均 密度：
ρB∼10-31 g/cm3
2011年11月26日
陆 埮
暗物质与暗能量
陆 埮 (T. Lu)
暗物质与暗能量 是在宇宙学研究中发现的。 是在宇宙学研究中发现的。
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
1
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
2
人的尺度在粒子与宇宙中间
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
3
大尺度观测事实
• 可见物质的平均密度： ρB ∼ 10-31 g/cm3 有暗物质 暗物质，高1个量级 暗物质 • 微波背景辐射（黑体、 各向同性）： T=2.726K
进一步提供 测距方法
Peacock’s book（1999） from JA Peacock s book（1999）
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哈勃关系
Hubble关系： 关系： 关系
Z=(λ-λe)/λe=(H0/c)D
宇宙在膨胀！ 宇宙在膨胀！
H0=100 h0 km/(s.Mpc) h0=0.4 – 1 2002年： h0=(0.71±0.07)×0.951.15 年 =(0.71±0.07)×
若Λ＝0，k＝0，真实年龄 t0=2/3H0=(0.92±0.09) ×1010年 ＝ ， ＝ ， ±
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宇宙动力学
数学框架
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Feynman 名言
“物理学家具有这样的习惯，对于 物理学家具有这样的习惯， 任一类现象，研究它们的最简单例子， 任一类现象，研究它们的最简单例子， 把这称为‘物理’ 而把更复杂的情况， 把这称为‘物理’，而把更复杂的情况， 看作其它领域的事。 看作其它领域的事。”
Ωi =
ρi , i = B M Λ, ⋅ ⋅ ⋅⋅ , , ρc
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
30
宇宙膨胀曲线
k=+1 封闭， 封闭，有限 • k=0 平直， 平直，无限 • k=–1 开放，无限 开放，
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陆 埮
中科院 紫金山天文台
31
核素丰度演化
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P c2
2 2 0
2
8πG
0
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
22
静态宇宙
静态宇宙： 静态宇宙：
& && 要求 R = R = 0
,即 必为正， ρ为正，k必为正，闭宇宙 为正， 必为正
kc 2 = 8π3G ρ R 2
ρ + 3P = 0 c
2
必有一负， ρ和P必有一负，一般是做不到的。 必有一负 一般是做不到的。
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
8
星系旋转曲线
曲线平坦部分远 高于Kepler Kepler情形 高于Kepler情形
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
9
巨大的暗晕： 巨大的暗晕：
存在暗物质
7 spiral galaxies. The flatness indicates the presence of huge dark halos. (V.J. Martinez, astro-ph/0203377).
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
23
Einstein宇宙与宇宙常数Λ 宇宙与宇宙常数Λ 宇宙与宇宙常数
Einstein方程
π Rµν − 1 g µν Rσ − g µν Λ = − 8c 4G Tµν 2
&& R R
σ
= −4πG
2
(
ρ
3
+
P c2
)+
1 3
Λc = −
2
8πG 3
2011年11月26日 陆 埮 中科院 紫金山天文台 11
暗物质存在的其他证据
宇宙结构（恒星、星系）形成所需的物质远多 于宇宙核合成定出的重子物质。 如果没有暗物质，就没有足够的时间形成今天 宇宙的结构。有了暗物质，就可以在复合期前 在暗物质中形成增长。 CMB非各向同性的存在，∼ 10－5。
2011年11月26日 陆 埮 中科院 紫金山天文台 12
宇宙年龄
怎样测量宇宙年龄? 怎样测量宇宙年龄
2011年11月26日 陆 埮 中科院 紫金山天文台 13
宇宙年龄的下限
• 宇宙年龄大于任何天体的年龄： ♪ 地球年龄：放射性测量 ♪ 太阳系年龄： ♪ 年龄最大的球状星团： t =(1.5±0.4) ×1010 年 ± 为宇宙年龄下限
中科院 紫金山天文台
6
力学方法
用力学方法测出的质量往往比用光度方 法测出的质量大得多，有量级之差。 测量范围越大，差别越大 存在暗物质 暗物质（可大1个量级）: 暗物质
有引力， 有引力，却不发光
2011年11月26日 陆 埮 中科院 紫金山天文台 7
V≈const ≈ V∝R-1/2(Kepler) ∝
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
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当吸积白矮星的质量达到 Chandrasekha极限，白矮星的爆 燃而导致的超新星爆发。
Ia型超新星 Ia型超新星
2011年11月26日
陆 埮
中科院 紫金山天文台
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超新星宇宙学
Luminosity distance of a standard candle
2011年11月26日 陆 埮 中科院 紫金山天文台 17
宇宙年龄问题
球状星团年龄的测定： t =(1.5±0.4) ×1010 年 ± 重要矛盾！ 重要矛盾！
哈勃常数的测定： H0=(71±7)×0.951.15 km s-1 Mpc-1 ± × 哈勃年龄： 哈勃年龄：1/H0=(1.38 ± 0.14)×1010 年 ×