宇宙是什么:探索宇宙的起源、结构与深层奥秘
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7.所有天体的质量仅为宇宙的0.5%

不过,让我们这些研究者为之震惊的,并不只是超级神冈探测器的观测结果。除此之外,关于“宇宙是由什么构成的”这一问题,新的事实也不断地出现。

根据超级神冈探测器的观测结果,我们知道了宇宙中所有天体的质量与所有中微子的质量相同。那么,大家是否能猜到“所有天体”在宇宙中占据了多大比例呢?

对于宇宙中的物质,我们一般只会想到恒星、行星等天体。如果所有中微子与所有天体的质量相同,那么似乎会产生“宇宙的50%是天体,剩下的50%是中微子”的观点。

然而,研究者在后来的观测结果中所发现的事实,彻底颠覆了这种观点。就算把我们能看到的所有天体全部加在一起,它们也仅占宇宙总能量的0.5%,即使再加上宇宙中的所有中微子,它们也不过是宇宙总能量的1%。

细心的读者可能会发现有些不对劲儿。我在前文说的是天体的“质量”,但在这里没说“宇宙中物质的总质量”,而是用了“总能量”这个词。不过,这并不是笔误或印刷错误,只是依据爱因斯坦的相对论做了换算。

根据爱因斯坦的著名方程式E=mc2(能量=质量×光速的平方),物质的质量可以换算成能量来表示。因此,天体的质量也可以换算成能量来进行比较。

虽然所有的天体都由原子构成,但除此之外,宇宙空间中还存在很多原子。例如,星系也存在气体,不过由于这些气体不发光,所以我们无法观察到它们,但这些气体也是由原子构成的。

读到这里,有读者可能会想:“原来如此,宇宙中除了天体和中微子之外的99%,都是看不见的原子。”但是,现在下结论为时尚早。即使将天体和气体等宇宙中所有的原子加在一起,它们也仅占宇宙总能量的4.4%。

图1-4 宇宙的能量

我们在学校学到“万物都是由原子构成的”,而且地球之外的天体也确实由原子构成。但是,2003年的发现告诉我们,宇宙的96%,其实是“原子之外的东西”。在刚步入21世纪之际,20世纪的“常识”就被彻底颠覆了。