本次内容来自系列视频课程

“一说万物：现代物理学百年漫谈”

第九讲：宇宙

9.2 什么是暗物质和暗能量？

系列课程介绍

20世纪是物理学的世纪。

在过去一百年中，物理学取得了空前的发展，涌现出很多新想法、新观念，其影响超越了物理领域，深刻改变了人们对世界的认识。

在《一说万物：现代物理学百年漫谈》中，来自香港科技大学的王一老师将给大家分享这些既深刻又有趣的新想法、新观念。

每期一个话题、一个概念，讲述精巧、富有启发性。来一起感受思考的乐趣吧！

世界是由原子组成的，费曼认为这是极其重要的一句话。现在我想问大家的问题是：这个世界真的是由原子组成的吗？或者说，我们通常意义上熟悉的原子、分子，以及原子、分子所组成的物质占宇宙当中物质的多少呢？这个问题很难从理论的角度去回答，但是宇宙学观测已经给了这个问题一个答案：我们通常所熟悉的原子、分子所组成的物质只占宇宙总物质的大约5%，其他25%是一种所谓的“暗物质”，而更多的70%被称为“暗能量”。

今天我们就来聊一聊什么是暗物质，什么是暗能量。

暗物质

我们的太阳系由太阳以及围绕其转动的水星、金星、地球、火星等星体构成。水星、金星、地球、火星，我们很容易查到它们离太阳的距离以及它们运行的周期，这样就可以去计算它们运行的速率。可以看到，随着距离太阳越远，速度越来越小，这告诉我们离太阳越远的物体受到的太阳吸引力就越弱，所以它就不用跑那么快得去做圆周运动了。

我们可以画一个旋转曲线图来表示随着离太阳距离的变化，这些行星的旋转速度是怎样越来越慢的。但是，我们做一个想象实验：假如有一个恒星系，它的“水星”、“金星”、“地球”、“火星”，一直到“海王星”，它们的速度全都几乎是不变的。那会是什么样的情景呢？如果我们的引力理论还是牛顿引力，那么这是不是让我们感觉这个星系里有一个幕后的黑手，提供给了越来越远的行星更多的吸引力来让它们的速度保持不变？