看不見的物質
宇宙中確有著看不見、摸不著、感覺不到的物質存在，粒子物理學家把他們命名為暗物質。可是暗物質到底是什麼，是由哪些成分組成的，科學家正在探索之中。暗物質之謎宇宙間有許多物質即看不到也感覺不到，它們就是所謂的“暗物質”。暗物質在宇宙的組成中占24%。暗物質既然看不到也感覺不到，怎樣才能知道它的存在和測量出它的大小呢？意大利國家實驗室的科學家宣稱他們探測到了暗物質的訊號。這間實驗室位於亞平寧山脈主峰巨石峰之下一千四百米的隧道裏，隧道長十多公裏，陰潮幽暗，濕度達100%，雖然有強力通風及空調設備，仍然不免感到鬱悶。DAMA（暗物質）實驗小組已經在這裏堅持了十年，盡管實驗結果沒有得到承認，但他們仍然要堅持下去。因為他們相信天文物理學家的結論，認為暗物質高達24%。暗物質是誰最先發現的呢？1930年初，瑞士天文學家茲威基發表了一個驚人結果：在星係團中，看得見的星係隻占總質量的1/300以下，而99%以上的質量是看不見的。不過，茲威基的結果許多人並不相信。直到1978年才出現第一個令人信服的證據，這就是測量物體圍繞星係轉動的速度。我們知道，根據人造衛星運行的速度和高度，就可以測出地球的總質量。根據地球繞太陽運行的速度和地球與太陽的距離，就可以測出太陽的總質量。同理，根據物體（星體或氣團）圍繞星係運行的速度和該物體距星係中心的距離，就可以估算出星係範圍內的總質量。這樣計算的結果發現，星係的總質量遠大於星係中可見星體的質量總和。結論似乎隻能是：星係裏必有看不見的暗物質。那麼，暗物質有多少呢？根據推算，暗物質占宇宙物質總量的20%~30%才合適。不過，說到底暗物質究竟是什麼東西，如今仍不十分清楚。理論家提出了各種各樣的猜測和預言，目前流行的看法是，暗物質可能是某種或某些相互作用極弱的重粒子，在已知的粒子中，最有可能是暗物質的就是微中子。這種粒子的作用很弱，可以穿越地球，而且數量很多。按照宇宙學的理論，平均每立方厘米中約有一百個微中子，這就是說，在你身體的範圍裏，少說也有十萬個微中子。為探索暗物質的秘密，世界各國的粒子物理學家正在這個領域努力工作，相信揭開暗物質神秘麵紗的那一天不會太遙遠了。
暗能量的來源
人類的生存和發展離不開能量，而現今的地球能源短缺。在對宇宙的探索中發現了暗能量，這雖然是個相當困難的科研課題，隻要持之以恒，問題總有解決的一天。“實際上，是核能產生了太陽能，而不是太陽能產生了核能……”1957年諾貝爾物理學獎獲得者、美國華裔科學家李政道，於2008年9月5日上午在北京人民大會堂“2006諾貝爾獎獲得者北京論壇”上做報告時說道。李政道說，64年前，即1942年12月2日，他的導師費米，成功地在美國芝加哥大學的橄欖球場地下室建立了第一個鏈式核反應堆。在費米的領導下，人類實現了第一個可控製核反應堆的運轉。這標誌著人類首次能夠產生不是來自太陽能的能量。而在此前，地球上所有的能量，包括石油、煤和其他化石能量，都是由太陽能造成的；然而核能則不同。費米和他同時代的物理學家怎麼會了解太陽能是核能呢，這些觀念是如何產生的？李政道說，太陽發光、發熱，若解太陽能之謎，必先研究光能和熱能的基礎科學規律。李政道列舉了科學家們的一係列發現：1887年，邁克耳孫和莫雷的實驗證明，光速與地球自轉的方暗能量之謎。
向和速度無關；1900年，普朗克提出普朗克方程，給出黑體溫度與其發光的光能關係，這是量子假設的開始；1904年洛倫茲創立洛倫茲坐標變換公式，建立了光傳播方式的基礎；1905~1925年，在光能和熱能研究基礎上，產生了狹義相對論和量子力學。李政道說，了解太陽能來源之謎，人類才開始產生不是來源太陽能的能量。他說，我們感覺到的物質僅占整個宇宙能量的極少數，我們了解的能量也隻占全宇宙全部能量的極少數，而全宇宙的總能量約70％是暗能量。暗物質和暗能量的存在，向全世界年輕的科學家提出了新的挑戰。李政道說，從引力場，我們知道暗物質的存在，但它是什麼，不知道；暗能量更是奇怪，它是一種負的壓力，在裂變和聚變反應中，反應前後物質的質量隻有少量的差異。按照愛因斯坦的著名質能公式E=mc?，這些少量的質量差異能夠轉化為巨大的能量；暗能量可以使物質質量全部消失，完全轉化為能量！李政道說，最近幾年，通過哈勃太空望遠鏡，人們發現我們的宇宙不僅是在膨脹而且是在“加速”膨脹。他說，兩年前，他在探討暗能量可能來源的研究中，提出一個觀念是“天外有天”：因為暗能量，我們的宇宙之外可能有很多的宇宙；而在另一項試探和解釋美國高能核物理的新發現和暗能量關係的研究中，他提出的觀念是“核天相連”：核能也許可以和宇宙中的暗能量相變相連。李政道認為，“20世紀初的大問題是太陽能的來源；21世紀初的大問題是暗能量的來源。”他說，了解暗物質和暗能量，是人類在21世紀向科學的大挑戰。李政道強調，了解宇宙能量的來源和其科學規律並不等於造福人類，亟需明智的政治家和社會學家，具備科學發展的觀點。隻有這樣，才能達到人類的和諧，並取得可持續的良好發展。