【菜科解读】

21世纪最大的科学之谜是暗物质和暗能量，李政道博士说：这将会导致新的物理学和天文学的革命高扬科学、理性、智信的弘法旗帜，传播哲学、科学思想，学习、包容人类一切文明的积极合理的智慧成果，为探索宇宙人生永恒的真理而努力前行.（宇宙的命运不是操纵在上帝手中，而是操纵在人类尚不了知的暗物质暗能量手中奇.闻.网。

对它的研究和理论的创立必将导致未来物理学、天文学的一场伟大的革命，也将导致人类认识宇宙观念的重大变革。

李政道） 21世纪初科学最大的谜是暗物质和暗能量。

它们的存在，向全世界年轻的科学家提出了挑战。

暗物质存在于人类已知的物质之外，人们目前知道它的存在，但不知道它是什么，它的构成也和人类已知的物质不同。

在宇宙中，人类已知物质仅占暗物质的3 5% 。

暗能量更是奇怪，以人类已知的核反应为例，反应前后的物质有少量的质量差，（E=Mc*c）这个差异转化成了巨大的能量。

暗能量却可以使物质的质量全部消失，完全转化为能量。

宇宙之外可能有很多宇宙围绕暗物质和暗能量，李政道阐述了他最近发表文章探讨的观点。

他提出 天外有天 ，指出 因为暗能量，我们的宇宙之外可能有很多的宇宙 ， 我们的宇宙在加速地膨胀 且 核能也许可以和宇宙中的暗能量相变相连 。

暗物质是谁最先发现的呢？爱因斯坦根据他的相对论得出推论：宇宙的形状取决于宇宙质量的多少qiwen.tv。

他认为，宇宙是有限封闭的。

如果是这样，宇宙中物质的平均密度必须达到每立方厘米5 10的负30次方克。

但是，迄今可观测到的宇宙的密度，却比这个值小100倍。

也就是说，宇宙中的大多数物质 失踪 了，科学家将这种 失踪 的物质叫 暗物质 。

一些星体演化到一定阶段，温度降得很低，已经不能再输出任何可以观测的电磁信号，不可能被直接观测到，这样的星体就会表现为暗物质。

这类暗物质可以称为重子物质的暗物质。

还有另一类暗物质，它的构成成分是一些带中性的有静止质量的稳定粒子。

这类粒子组成的星体或星际物质，不会放出或吸收电磁信号。

这类暗物质可以称为非重子 物质的暗物质。

星系团 上半图和MS2137.3-2353星系团 下半图，距离我们约有20亿光年远原文qiwen.tv。

上图右半方的影像，是哈勃 拍摄的假色照片，而相对应的左半方影像，是由钱卓拉X射线观测站所拍摄的X射线影像。

虽然哈勃望远镜的影像中，可以看到数量众多的星系，但在X射线影像 里，这些星系的踪影却无处可寻，只见到一团温度有数百万度，而且会辐射出X射线的炽热星系团云气。

除了表面上的差异外，这些观测其实还含有更重大的谜团呢。

因为右方影像中星系的总质量加上左方云气的质量，它们所产生的重力，并不足以让这团炽热云气乖乖地留在星系团之内。

事实上再怎么细算，这些质量只有 必要质量 的百分之十三而已！在右方哈伯望远镜的深场影像里，重力透镜效应影像也指出造成这些幻像所需要的质量，大于哈勃望远镜和钱卓拉观测站所直接看到的。

天文学家认为，星系团内大部分的物质，是连这些灵敏的太空望远镜也看不到的 暗物质 。

推荐阅读：霍金劝谕放狠话：别去招惹那些外星人1930年初，瑞士天文学家兹威基发表了一个惊人结果：在星系团中，看得见的星系只占总质量的1/300以下，而99%以上的质量是看不见的。

不过，兹威基的结果许多人并不相信。

直到1978年才出现第一个令人信服的证据，这就是测量物体围绕星系转动的速度。

我们知道，根据人造卫星运行的速度和高度，就可 以测出地球的总质量。

根据地球绕太阳运行的速度和地球与太阳的距离，就可以测出太阳的总质量。

同理，根据物体（星体或气团）围绕星系运行的速度和该物体距 星系中心的距离，就可以估算出星系范围内的总质量。

这样计算的结果发现，星系的总质量远大于星系中可见星体的质量总和。

结论似乎只能是：星系里必有看不见的暗物质。

那么，暗物质有多少呢？根据推算，暗物质占宇宙物质总量的20 30%才合适。

天文学的观测表明，宇宙中有大量的暗物质，特别是存在大量的非重子物质的暗物质。

据天文学观测估计，宇宙的总质量中，重子物质约占2%，也就是说，宇宙中 可观测到的各种星际物质、星体、恒星、星团、星云、类星体、星系等的总和只占宇宙总质量的2%，98%的物质还没有被直接观测到。

在宇宙中非重子物质的暗 物质当中，冷暗物质约占70%，热暗物质约占30%。

标准模型给出的62种粒子中，能够稳定地独立存在的粒子只有12种，它们是电子、正电子、质子、反质子、光子、3种中微子、3种反中微子和引力子。

这12种稳定粒子中，电子、正电子、质子、反质子是带电的，不能是暗物质粒子，光子和引力子的静止质量是零，也不能是暗物质粒子。

因此，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3种中微子和3种反中微子。

20世纪80年代初期，美国天文学家艾伦森发现，距我们30万光年的天龙座矮星系中，许多碳星 巨大的红星周围存在着稳定的暗物质，即这些暗物质受到严格的束缚。

高能热粒子和能量适中的暖粒子是难以束缚住的，它们会到处乱窜，只有运行很慢的 冷粒子 才能束缚住。

物理学家认为那是 轴子 ，它是一种非常稳定的冷 微子，质量只有电子质量的数百万分之一。

这就是暗物质的轴子模型。

轴子模型是否成立，最终得由实验裁决。

最近，还有人提出，暗物质可能是一种称做 宇宙弦 的弦状物质，它产生于大爆炸后的一秒期间内，直径为1万亿亿亿分之一厘米，质量密度大得惊人，每寸长约1亿亿吨。

这种理论是否成立，同样有待科学家进一步研究。

为探索暗物质的秘密，世界各国的粒子物理学家正在这个领域努力工作，相信揭开暗物质神秘面纱的那一天不会太遥远了.（我们今天所观察到的宇宙仅是整个宇宙极小的一部分，这一小部分仅仅是所有物理世界的有形的物质的冰山之一角。

在更广大的世界，宇宙还有微细于有形物质的暗物质和暗能量。

它们如果让 我们想象的话，那就是在亚夸克结构和超弦之间的极微细的物理层面的宇宙结构，它是跨越10的负35次方米----10的负17次方米 的未知领域，它们是宇宙命运的主宰，占整个宇宙结构的95%--97%，它的所遵守的物理法则我们人类还远未能了解，或者说我们人类现有的自然科学并不能 描述暗物质暗能量的运动发展规律，因为在这些宇宙的暗物质面前，我们人类的各种探测仪器变得十分无奈。

我们需要和呼唤新世纪的科学、哲学巨匠引领人类的文 明的进化。

能量永恒守恒，读懂热力学第一定律

世间所有能量既不能凭空产生，也无法彻底消亡，只会在热能、机械能、电能等不同形态间相互转换，整体总量始终保持不变。

从日常起居到工业运转，乃至宇宙天体活动，一切热现象与能量变化，都遵循这条基本规律。

很早之前人们对热量认知存在误区，曾认为热是一种可以流动的特殊物质，只能单纯从高温物体转移到低温物体。

直到工业时代蒸汽机普及，摩擦生热、做功发热等现象不断出现，原有理论无法解释能量变化谜题。

多位科学家潜心试验研究，焦耳通过大量做功产热实验，确定了机械能与热量的换算关系，最终总结确立热力学第一定律，推翻陈旧观点，搭建起热力学研究的基础框架。

这条定律清晰界定出能量变化的逻辑。

一个物体的内能改变，来源只有两种途径，要么外界对它做功，要么发生热量传递。

做功可以让其他形式的能量转变为内能，热量则会在温差作用下自然流转，无论以哪种方式变化，整个系统的总能量都不会出现增减。

不存在无中生有的能量，也不会有彻底消失的能量，只是不断变换存在的模样。

生活里随处都能找到对应的实例。

冬天双手相互摩擦，手部运动的动能转化为热能，肌肤温度随之上升。

烧水煮饭时，燃料蕴含的化学能释放出来，转变为热量传递给水，水温慢慢升高。

电动车行驶途中，电能化作驱动车身前进的机械能，行驶颠簸、轮胎摩擦又会产生热能散失出去。

每一种变化，都是能量形态交替转换的过程。

依托定律原理，便能明白永动机永远无法制造成功。

幻想中不用补给能量，就能持续不停对外做功的机器，违背了能量守恒本质。

机器运转必然会损耗能量，一部分能量会以热量形式散发损耗，想要维持持续运转，就必须不间断补充新的能源，没有能量供给，机械最终都会停下运行。

放眼大自然，天地间的能量循环同样恪守规律。

太阳内部不断发生核反应，将物质能量转化为光与热，跨越空间抵达地球。

绿植吸收光能储存化学能，动物进食获取能量，风雨洋流依靠热能与势能推动形成循环。

整套生态运转体系，能量不停流转变换，整体数值始终稳定平衡。

现代工业生产更是离不开热力学第一定律。

火力发电将燃料化学能转为电能，空调制冷制热完成热量搬运，内燃机依靠能量转换驱动设备工作。

技术研发中，人们依据能量转化规律优化设备结构，减少不必要的热量损耗，提升能源利用效率，以此降低资源消耗。

看不见摸不着的能量，始终按照固定规则流转更替。

热力学第一定律道出了能量运动的真相，帮人类读懂自然变化原理，也凭借这一规律开发能源、制造器械，让自然能量切实服务于日常生产与生活。

看不见的无形能量 聊聊生活里无处不在的电磁辐射

从宇宙太空、自然环境，到手机家电、通讯基站，都会向外释放电磁辐射。

很多人谈辐射色变，担忧危害身体健康，其实电磁辐射分不同类型与强度，并非全都有害，分清类别、了解原理，就能理性看待这种普遍存在的自然现象。

自然界本身就源源不断产生电磁辐射，这是宇宙与生俱来的能量形态。

太阳时刻向外辐射光波与热能，抵达地球滋养万物生长，雷电爆发瞬间也会释放强烈电磁波动，山川大地、岩石土壤同样存在天然辐射。

这类天然电磁辐射存在数十亿年，地球生物一直与之共存，强度温和稳定，不会对人体造成伤害，也是生态循环里不可或缺的一部分。

人类步入电气时代后，人工电磁辐射开始大量出现。

只要用到电、具备信号传输功能的设备，运行期间都会产生辐射。

家里的电视、冰箱、微波炉、路由器，日常随身携带的手机、蓝牙耳机，出行用到的电动车，还有城市里林立的通讯基站、高压输电线路，都会向外散发电磁能量。

生活越便捷智能，身边人工辐射的分布就越密集。

大家不必过度恐慌，电磁辐射按照能量高低，划分成非电离辐射与电离辐射两大类二者对人体的影响天差地别。

日常家电、数码设备产生的都属于低能量非电离辐射，它只能产生热效应，无法破坏人体细胞分子结构，正常使用前提下，辐射数值远低于国家安全标准，不会损伤器官与基因。

真正具备危险性的是高能量电离辐射，这类辐射穿透力极强，能够击穿细胞、破坏 DNA 结构。

医院 CT 拍片、核工业设施、宇宙高能射线都属于这类范畴。

生活里普通人很少接触到大剂量电离辐射，医院检查单次辐射剂量可控，遵循医嘱检查就不会带来健康隐患。

日常使用电器的小习惯，也能轻松减少辐射接触。

接听电话尽量远离头部，通话时长不要过长；

微波炉工作时保持一段距离，不要紧贴舱体；

夜间睡觉远离手机、路由器等通电设备。

家电摆放尽量分散，不要扎堆集中放置，避免局部辐射叠加。

这些简单做法，就能进一步降低身体接收的辐射量。

网络上流传的防辐射服饰、屏蔽挂件大多噱头大于实际作用。

合格家电出厂前都会严格把控辐射指标，日常环境辐射本就处于安全区间，无需花费高价购置防护用品。

与其盲目防护，不如保持健康作息，减少长时间沉迷电子设备，既能降低辐射接触，也能保护视力与身心状态。

电磁辐射从来不是可怕的有害物质，而是客观存在的物理能量。

天然辐射孕育生命，人工辐射助力生活便利，只要把控好接触尺度，遵守设备使用规范，就能安心享受科技带来的便捷，不必对无形的电磁辐射心生畏惧。