一个天才引发的“世纪混乱”

<正>从宇宙常数的提出,到发现黑洞;从宇宙暴胀理论,到暗能量的存在……广义相对论引发的"百年混乱"已告一段落。未来,它还将引发哪些争论和谜题,又将带来怎样的惊喜?让我们拭目以待自爱因斯坦提出广义相对论至今,已经有100年了,在过去的一个世纪里,这个伟大的理论颠覆了我们对宇宙景象的认知。现在,就让我们重新回顾一下那些广义相对论里的关键时刻(混乱时刻)吧!"宇宙常数"被证伪?关于广义相对论,故事是从一个     

英科学家称宇宙可能不存在暗物质

<正>据英国《每日电讯报》报道,一项突破性研究成果称,占宇宙构成96%的暗物质和暗能量也许并不存在。已有数十年历史的标准模型认为,我们所知的宇宙——由行星、恒星、小行星和气体等可认识的部分构成——只占宇宙的4%。其余部分是由神秘的暗物质和暗能量构成的。暗物质和暗能量遍布太空,促进宇宙的膨胀。     

暗能量

最近的宇宙学观测表明,人类熟悉的原子物质(重子物质)只占宇宙总能量的4%左右,而剩下的能量成分都是看不见的暗物质和暗能量,其中暗物质占23%,暗能量占73%.当前,暗物质和暗能量的起源和物理本质都不清楚,揭开它们的神秘本质是现代基础科学所面临的最大挑战之一.暗物质虽然神秘,但是它所产生的引力是和原子物质一样的正常引力.而暗能量就不同了,它更加神秘莫测,它产生的引力实际上是一种排斥力.正是由于暗能量的排斥力的驱动,我们的宇宙现在正在加速膨胀.暗能量在当前的物理学理论框架下面临着严重的问题.实际上,它的物理本性和量子引力理论有着深刻的联系.因此,暗能量的理论研究将为自下而上地建立一个完整的量子引力理论提供重要的线索.在简要论述了与暗能量相关的各种问题来龙去脉的基础上,描述了这个领域的概况.     

暗物质暗能量的性质与相互关联

最近英国学者据帕拉纳尔天文台的观测数据分析,对宇宙暗物质暗能量研究取得了一些进展．若认为宇宙暗物质是费米型中微子ｖ０ｅＦ及其超对称伴子中性微子Ｕ－０ｅＢ组成,则据天体演化的2类自由流阻尼标度给出的质量、半径计算式,总结出暗物质特性,结果与观测基本相符,支持热暗物质说,同时也讨论了暗物质与暗能量的相互关联．     

霍金温度的修正对半全息宇宙学模型的影响

文章修正了霍金温度的一般形式,基于其表达式中标度因子a的二阶导数项的动力学效应,重新讨论了半全息宇宙学模型下暗能量和暗物质比例的巧合性问题与宇宙加速问题,得到了宇宙动力学方程及其吸引子解,并给出了宇宙减速因子和等效压强密度比的解析表达式.在给定合理的参数后,宇宙减速因子取负值,表明当前的宇宙正在加速膨胀,同时暗能量和暗物质的等效压强密度比也符合半全息宇宙学的预期结果.     

宇宙的奥秘

宇宙中的暗东西不仅有暗能量，还有暗物质。它参与组成了约25％的宇宙。     

暗物质研究述评

近年来的天文观测表明,宇宙中只有约5%的物质是我们所了解的重子物质,其余约25%是暗物质,约70%是暗能量。暗物质和暗能量已成为现代科学中最重要的问题之一。介绍了当前暗物质研究的进展。     

四百年“天眼”之旅

正从"伽利略卫星"的发现,到对暗物质、暗能量的观测,在长达400多年的时光里,望远镜见证了人类探索宇宙的无数新进展如果在晴朗的夜晚仰望星空,单凭肉眼,我们所能看到的星星最多不过二三千颗,而且其中大部分都是恒星。倘若想要看见更多的星星,我们就必须借助于"天     

广义相对论引力场方程光速不变解及其启示

对广义相对论基本理论进行了一次系统的检查,重新强调了坐标的意义,纠正了以往因坐标意义不清带来的混乱.在球对称的情况下求解出引力场方程的光速不变解,揭示黑洞不是广义相对论的必然预言.重新导出行星轨道进动的方程,指出以往推导中的错误.实现了广义相对论引力理论与狭义相对论力学在弱场近似下的衔接.证明场方程的耦合常数并不唯一,可由原来的-8πG修改为4πG.揭示暗物质暗能量是物质的属性,而非独立的存在.给出一个活的、各方面正在逐渐加强的宇宙,与以往那个逐渐衰亡的宇宙形成宣明对比.     

修正的Chaplygin气体暗能量及其Om几何诊断法

在标准宇宙学模型框架下,为解释当前宇宙的加速膨胀,人们引入了具有负压强的暗能量。修正的Chaplygin气体(MCG)模型是一种暗能量和暗物质的统一模型,可以用来解释当前宇宙的加速膨胀。考虑在暗能量和暗物质之间没有相互作用和存在相互作用这两种情况下,MCG模型的动力学方程和能量密度随红移z的演化,通过绘图分析得到其能量转化规律。进一步应用Om几何诊断方法,将MCG模型与宇宙学常数模型ΛCDM和Chaplygin气体(GCG)模型加以区分。     

再论暗物质、暗能量、引力波-中微子及力的统一问题——从宇宙微波背景辐射B模偏振之发现的物理学意义谈起

进一步探讨暗物质、暗能量、引力波-中微子及力的统一问题,结果认为:(1)以宇宙大部分星系合并成的重力真空星的类似局部暴涨解释了宇宙加速膨胀的可能是暗能量的高比例之源;证明哈佛—史密森天体物理学中心等BICEP2望远镜发现的宇宙微波背景辐射的B模式偏振信号,可能是宇宙暴涨与上述的类似局部暴涨的引力波叠加作用的结果。(2)英国《自然》杂志发表的76个"黑洞"探测所发现的强大的磁场,客观上较强有力地支持作者提出的"黑洞"(暗星)的夸克星模型:由1/3基本电荷的正负夸克以类似于金刚石的正四面体"空间点阵"组成。质能守恒定律提示1/3基本电荷的夸克可能是空心结构。(3)进一步支持"黑洞"(暗星-夸克星)作为暗物质的候选者的可行性。     

暗物质的天文学探测

 暗物质和暗能量是宇宙主要的组成部分,被认为是"笼罩在21世纪物理学上的两朵乌云",是基础物理与宇宙学研究最前沿的方向之一。对暗物质突破性的研究进展将极大促进人们对基本自然规律以及宇宙演化的理解。国际上对暗物质的研究极为重视,美国和欧洲都为之进行了详细周密的规划,开展了一系列的相关项目规划。中国也将暗物质的研究纳入了中长期规划,在过去的几年中国在暗物质探测方面实现了长足进步,在四川锦屏山地下实验室开展多项暗物质直接探测试验,暗物质粒子卫星作为中国空间科学先导专项的首发星,也是中国发射的第1颗天文卫星,2015年12月成功发射。通过观测暗物质粒子湮灭后的粒子产物,有可能在间接探测方向实现对暗物质研究的革命性突破。本文简介暗物质概念提出的历史与暗物质探测的天文学观测手段。     

宇宙与“膜”

我们可观察到的宇宙其实只是宇宙的一小部分,(质量约为宇宙总质量的4%)宇宙的绝大部分据说是由暗物质,暗能量构成的,     

十个最难找到的科学答案

一、宇宙是由什么构成的? 近几个世纪以来,科学家们已经发现恒星和行星是由普通物质构成的,甚至于人类本身也是,同时宇宙中有5％的事物也是由普通物质构成的,其余的都属于暗物质与暗能。什么是暗物质?什么是暗能?它们在哪里?科学家希望找到答案。     

相对论量子力学和暗物质及负物质

介绍暗物质和暗能量,指出相对论量子力学必然存在正负能,并由此引入负物质(负物质可以作为最简单的暗物质),提出量子场论中暗物质的可能表示.讨论宇宙和负物质,并对相关问题进行研究.     

暗能量与暗物质的统一

大量可信的证据表明暗物质造成了许多漩涡星系的平坦的自转曲线;在爱因斯坦引力场方程中加入暗能量的能量动量张量后,通过假设星系中的暗能量是非均匀、球对称分布的,同样得到星系NGC3198的平坦的自转曲线,因而可认为暗物质和暗能量是同一种物质的两种表现,初步统一了暗能量和暗物质.     

相对论量子力学和暗物质、负物质

介绍暗物质和暗能量,指出相对论量子力学必然存在正负能,并由此引入负物质（负物质可以作为最简单的暗物质）,提出量子场论中暗物质的可能表示.讨论宇宙和负物质,并对相关问题进行研究.     

拿什么探测你,暗能量

 自以为越来越了解自己生存的宇宙,但其实到目前为止,人类只不过才了解宇宙结构的不足5%,其余95%被科学家们认为是暗物质和暗能量,尤其暗能量以超过70%的比重令人震惊。可见物质,很容易被认识和了解;而不可见者,尤其是相互作用非常微弱的暗能量,难以被直接观测,因此目前只能通过对可见天体和空间的观测,间接地测定其性质。在8月23日举行的中国科协“科学家与媒体面对面”活动上,宇宙学家们介绍了探测暗能量的不同方法。     

关于暗物质与暗能量参数化的统一模型

构建暗物质与暗能量参数化的统一模型．通过利用与哈勃参数相关的关系式（4）．我们给出了一个能统一暗物质与暗能量的参数化的态方程．由此方程出发,导出了相关的一些宇宙学量与红移量之间的关系．通过计算,我们发现暗能量态参数和减速因子的现在值ω0DE,q0以及转换红移计与超新星观测数据的结果符合得很好．进一步,通过分析暗能量未来的演化趋势,否定了宇宙大劈裂（Big Rip）的命运．     

宇宙大爆炸及宇宙演化

给出了宇观天体和微观粒子质量、半径的统一计算式,计算结果与实验基本相符.认为宇宙大爆炸是"超微黑洞"(即前宇宙)的大爆炸,否定了点大爆炸的传统观点.爆炸后的宇宙背景是光子热平衡态和引力束缚态共存的系统,平衡态占优势则宇宙必然膨胀.暗物质、暗能量的本质是什么?它们会怎样左右宇宙的命运?最后也阐明所谓的"大沙漠"区并非一无所有,它分布着三代费米子的超对称伴子--三代玻色型粒子成员.