关于暗物质、暗能量的问题，请高手进！

物质：可以被观测和测量，我们熟知的常规物质，包括星系、恒星、星际气体等等，占宇宙的5％。
暗物质：无法被观测和测量，只参与引力的作用，占已知宇宙的20％左右。
暗能量：均匀的分布在空间中，只在大尺度结构中显现出其影响力，决定宇宙的宏观结构分布，占宇宙的75％。

Q1：暗物质和暗能量是同宇宙大爆炸与物质一同创生的，还是在久远的岁月中由物质转化的？

Q2：暗能量是否是宇宙内的产物，还是已知宇宙之外的事物对已知宇宙施加的一种空间三维均质的影响
（可以将气球的膜视为宇宙三维空间，大气压相当于暗能量，我们吹的气也是暗能量，所以宇宙会膨胀）？

Q3：暗物质是不是宇宙的一种内结构，通过黑洞、类星体、星系、恒星等物质成网络状相连，对物质施以叠加的引力作用，从而在星系尺度上产生影响？

A1：在常见的环境下，一般不认为暗物质和普通物质之间有转化关系。
A2：暗能量只是引力公式中的一个常数，根据观测结果，公式中需要有这样一个常数才能与观测相符。所以它只是一个理论假设，只是因为和能量有同样的量纲才被称作暗能量。它的物理意义目前没有定论，一般认为它是真空的一种性质，而非一般意义上的能量。
A3：暗物质是物质的一种，只是因为不通过电磁相互作用和普通物质相互作用，所以不发光、也不吸收或反射光，所以用普通的观测方法无法看到而已。它具有和普通物质类似的引力，所以可以和物质共同形成星系等结构。人可以通过引力效应察觉其存在。

A1：一般不认为暗物质和普通物质之间有转化关系。
bearcat 发表于 2010-7-24 12:25

                               
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???

why?

回复 3# positron

你不能只这样回复啊。明明这是你的研究方向，应该是你懂得更多，却不肯比熊多说一些。

回复 3# positron

暗物质在宇宙早期的时候, 还基本上可以算作从物质产生的. 不过那个时候宇宙温度很高, 各种粒子之间频繁碰撞, 相互转化, 不好说谁产生谁.

在宇宙冷却之后的漫长演化过程中, 普通物质很难具备条件转化形成暗物质了.

回复  positron

你不能只这样回复啊。明明这是你的研究方向，应该是你懂得更多，却不肯比熊多说一些。 ...
gohomeman1 发表于 2010-7-24 21:51

                               
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我不说是因为我想先看下熊为什么那样说。

这句回复是我失言了，稍微修改一下。
因为楼主问的是“在久远的岁月中”，而我没听说在低能的条件下有暗物质和普通物质的转化的证据。
其实，即使是高能条件下，暗物质和普通物质是否能够相互转化（通过某种相互作用，而不是从真空中湮灭和创生），应该也是没有定论的吧。
电子在这方面是专家，给讲讲吧。

回复 7# bearcat

别叫我“专家”，受不起，只是算了个暗物质模型，仅此而已，暗物质牵涉概念广的很，了解的只是九牛一毛而已。

至少按我现在掌握的认识，暗物质粒子和普通物质粒子（除Higgs粒子外的标准模型粒子）是不能直接转化的，只能通过湮灭成对的产生。暗物质模型有一个同性：引入一个对称性，这个对称性保护暗物质粒子不会衰变到标准模型粒子（现在的认识是暗物质粒子必须是大质量粒子，即通常所说的WIMP，弱相互作用大质量粒子）。一般暗物质模型中，暗物质粒子只会和标准模型中的Higgs粒子相互作用（有一个奇怪的KK暗物质模型不知道是不是，不懂），暗物质粒子可以通过Higgs粒子和标准模型粒子相互湮灭转化。

因为暗物质粒子WIMP很重，所以只有在宇宙早期温度比较高时普通物质粒子才能大量湮灭形成WIMP，现在也不是不存在标准模型粒子湮灭产生WIMP，而是两个相反的过程存在一个平衡，导致WIMP在宇宙中的量稳定下来，形成所谓的残留密度。

回复 7# bearcat

这个事情确实没有定论, 现在大家都不知道暗物质是什么, 它的很多相互作用特性都是猜测的. 比方说大家普遍认为暗物质是稳定的, 但这其实很可能只在宇宙年龄的尺度上成立, 暗物质可以衰变, 只要半衰期显著长于宇宙寿命就不会和观测矛盾. 如何让暗物质衰变, 理论上通常需要手放一些参数, 让某个对称性不那么严格保持, 那么暗物质就可以衰变了.

不过这只是做研究的人的需要去考证的模型之一, 我觉得通常意义上应该可以说暗物质和普通物质不相互转化, 因为即便是对湮灭产生或者衰变, 都是以极低的速率进行的, 和它们各自的总量比起来, 转化的量几乎可以忽略.

关于暗物质，positron 版主正在策划这方面的专题。。。
关于暗能量，是科学家们基于宇宙膨胀正在加速这一观测事实而提出的，它具有反引力（斥力）性质。如果在宇宙初期，暗能量就发生作用的话，恒星及星系就不可能形成，暗能量真正发生作用应是在几十亿年前（宇宙大约100亿岁左右）开始的。自那时起宇宙膨胀开始加速。

楼主关于暗能量的理解是错的，暗能量公式是：W=-1,相对于一般能量完全不同，也不好理解。任何我们一般理解的能量都是正值，如果宇宙中有压力宇宙会更加快速的收缩，因为有压力就有能量，能量也是质量，额外增加的质量会加大引力，你吹口气的效果也是一样的。