浩瀚宇宙是由什么构成的？现有最普遍接受的宇宙模型表明，宇宙70%的能量是暗能量，25%为暗物质，剩下5%则是普通物质，包括恒星、行星、星系等可见天体。其中，暗物质通过引力把星系和星系团聚在一起，而暗能量被推想为影响宇宙加速扩张的最大因素。

  日前，2011年诺⻉尔物理学奖获得者布莱恩·施密特在上海科普大讲坛带来主题为“天文学未解之谜”的讲座。他表示，为了研究宇宙中的暗物质，科学家已经努力了数十年，包括用大型对撞机创造暗物质粒子、在地下深处直接探测、通过望远镜间接观测等，但依然知之甚少。对于宇宙的未来，他提出了一个严峻的展望：除非暗能量突然消失，否则星系将持续远离，宇宙将在不断加速的膨胀中逐渐暗淡冷却，最终陷入一片黑暗。

  【内容要点总结】

  一、宇宙构成：以“暗成分”为主，整体呈平坦状态

  成分比例：仅5%是人类可观测的普通物质（多数诺奖围绕此研究），25%是暗物质，70%是暗能量，二者合计占比95%且无法用肉眼观测。

  平坦性依据：通过宇宙微波背景（CMB）的波形计算，原子、暗物质、光子等所有成分共同作用，使宇宙整体呈现“100% 平坦”状态，该结论可通过声波现象印证。

  二、暗物质与暗能量：性质待解，探测面临困境

  1. 暗物质

  推测性质：类似中微子，是可穿透地球的粒子；星系聚群时会弯折空间，且能直接穿过聚群（原子碰撞后会停留）。

  探测现状：在大型强子对撞机（LHC）中，试图通过高能粒子对撞产生暗物质粒子。但即便产生，它们也会“消失”在探测器中，难以直接被捕捉。将高纯度的探测物质（如液态氙）置于深地矿井中，隔绝干扰，以期捕捉到暗物质粒子与原子核极罕见的碰撞。但经过约15年的努力，目前仍一无所获。在宇宙中暗物质最密集的区域，寻找它们相互湮灭可能产生的伽马射线等信号。但目前尚未找到暗物质的直接粒子证据。

  2. 暗能量

  暗能量比暗物质更为诡异，它似乎是一种内在于空间本身、导致空间加速膨胀的能量。

  核心作用：仅与引力相互作用，被认为是宇宙加速膨胀的推手。

  研究进展：超新星实验（超2000个样本）发现其行为可能偏离爱因斯坦预测；通过观测银河系碰撞、测量宇宙距离收集数据，未来需结合新理论探索。

  三、宇宙未来：持续加速膨胀，最终归于黑暗

  太阳演变：未来几十亿年，太阳核反应持续增强，最终，将演变为一颗红巨星，其体积会膨胀并可能吞噬地球。

  宇宙结局：如果暗能量如当前观测所显示的那样持续存在甚至增强，空间的创造将以越来越快的速度进行，最终可能超过光速。这将导致宇宙中所有星系彼此远离，直至消失在彼此的视界之外。宇宙将变成一个不断膨胀、寒冷、黑暗和孤寂的虚空，所有的恒星都将熄灭，最终迎来一个“大冻结”或“热寂”的结局。届时，人类文明若还存在，也将“什么都看不到了”。

  科普中国直播服务团队对本次讲座进行了全程直播，更多内容可点击观看回放。

  科普中国直播｜新视野 新宇宙：对话2011年诺贝尔物理学奖得主（https://a-h5-live.neamco.com/cloud/h5/1760416739617076）

  【专家简介】

  布莱恩·施密特，2011年诺⻉尔物理学奖获得者、澳⼤利亚官佐勋章获得者、澳⼤利亚科学院院⼠、英国皇家学会院⼠、澳大利亚国立大学教授。布莱恩·施密特因通过观测遥远超新星发现宇宙加速膨胀现象，与索尔·珀尔马特、亚当·里斯共同荣获2011年诺贝尔物理学奖。

  在研究超新星的过程中，他们的研究确定了超新星的运动方式，从而发现宇宙正以不断加速的速率膨胀。这一发现令天体物理学界震惊不已，因为此前普遍认为宇宙膨胀会因反向引力作用而逐渐减弱。

　　制作：肖春芳 崔雅晴（实习）