第五自然力存在吗？关于我们对暗物质和暗能量的巨大疑问，一种新的第五自然力能够为我们的疑问提供一些答案吗？我们正在研究这个问题。
事实上，标准模型是现代物理的极高成就。它描述了四种自然力，众多粒子以及它们之间是如何相互作用的。这也许是有史以来最成功的科学理论。
但标准模型极其不完整。在宇宙的所有物质和能量中，标准模型只能解释不到5%的物质和能量。另外有大约25%是暗物质，这实际上是一种不可见的未知物质。剩下的部分被称为暗能量，这是一种可以让宇宙加速膨胀的神秘实体。
第五种力：第五种力（A fifth force），即第五种基本作用力的简称。第五种力的客观性还只是人们的一种猜想和臆断，也还并没有得到验证和承认。
四种基本力：在科学理论体系中，一共发现了在自然界里存在着四种基本作用力，即电磁力、万有引力、强力和弱力，这四种基本作用力。
强子：强子属于现代粒子物理学中的概念，也是量子力学中的重要概念。强子（Hadron）是一种亚原子粒子，所有受到强相互作用影响的亚原子粒子都被称为强子。强子，包括重子和介子。
暗能量：暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。暗能量在宇宙中起斥力作用。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。2022年，美国天体物理学家的一项分析，确认宇宙由大约三分之二的暗能量和三分之一的物质组成，这种物质主要以暗物质的形式，在过去数十亿年中加速膨胀。
暗物质：暗物质（Dark matter）是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种已知的物质。
在天文学中，暗物质是一种不可见的假想物质，它和光及其他电磁辐射互不影响。暗物质是由引力效应暗示出来的，除非有比可被观测到的更多物质存在，否则广义相对论不能解释暗物质。这些效应发生在星系的形成和演变[1]、引力透镜效应[2]、可观测宇宙的当前结构、星系碰撞的质量位置[3]、星系团内星系的移动以及宇宙微波背景辐射各向异性的背景之下。
在宇宙学标准冷暗物质模型中，宇宙的质量和能量的总量是由5%普通物质，26.8%暗物质和68.2%被称为暗能量的能量形式组成的。[4][5][6][7]因此，暗物质构成了总质量的85%，而暗能量和暗物质构成了物质和能量总量的95%。
除非通过引力，否则暗物质被认为不会与普通重子物质和辐射相互作用，所以在实验室检测到暗物质很困难。最普遍的解释是暗物质是一些尚未被发现的亚原子粒子，就比如弱相互作用大质量粒子(WIMPs)或轴子。[12]另一种主要的可能是暗物质是由原始黑洞组成的。[13][14][15]
根据其速度(更精确地说，是它的自由流动长度)的大小，暗物质分为冷暗物质，温暗物质和热暗物质。在最新的模型中更青睐冷暗物质的设想，在这个设想中，结构是在微粒逐渐积累的过程中形成的。
暗能量：暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。暗能量在宇宙中起斥力作用。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。2022年，美国天体物理学家的一项分析，确认宇宙由大约三分之二的暗能量和三分之一的物质组成，这种物质主要以暗物质的形式，在过去数十亿年中加速膨胀。
暗物质：暗物质（Dark matter）是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质，它可能是宇宙物质的主要组成部分，但又不属于构成可见天体的任何一种已知的物质。
引力透镜效应：引力透镜效应是爱因斯坦的广义相对论所预言的一种现象。由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使得光线经过大质量天体附近时发生弯曲。如果在观测者到光源的直线上有一个大质量的天体，则观测者会看到由于光线弯曲而形成的一个或多个像，这种现象称之为引力透镜现象。
宇宙背景辐射：背景辐射（英语：CMB, cosmic microwave background，又称3K背景辐射）是宇宙学中“大爆炸”遗留下来的电磁波辐射，是一种黑体辐射（热辐射）。在早期的文献中，“宇宙微波背景”称为“宇宙微波背景辐射”（CMBR）或“遗留辐射”，是一种充满整个宇宙的电磁辐射，而与之类似的原初引力波则是“大爆炸”遗留下来的引力波辐射。
当天文学家首次发现暗物质和暗能量时，他们首先注意到的事情之一就是它们的明显相似性。为什么我们宇宙中这两个暗成分的力量会大致相等呢？我知道，25%和70%听起来不太相似，但在天文学尤其是宇宙学中，它们基本上是完全相同的数字。
也许他们力量相当只是巧合，是我们想太多了。
又或者还有其他原因。聪明的物理学家们提出，宇宙的“暗领域”中存在着暗物质和暗能量之间的某种联系，使得它们能够追踪彼此的演化过程，确保它们长期对宇宙的能量总值做出大致相等的贡献。
要让它们相互作用，就需要一种力。但这种力不能是已知的任何一种力，否则暗物质和/或暗能量就必然会与普通物质相互作用，这样的话我们应该早就看到更多直接的证据了。
所以这必须是一种新的力，一种完全不同于电磁力、引力、强核力和弱核力的第五种自然力。虽然这样的想法目前还仅仅停留在假设阶段，但其中一些已经有名了。
在物理宇宙学和天文学中，暗能量是一种能量形式，它在最大尺度上影响着宇宙，其主要影响是推动宇宙的加速膨胀。假设拉姆达-CDM 宇宙学模型是正确的，[1]暗能量主导着宇宙，在当前可观测的宇宙中占总能量的68%，而暗物质和普通（重子）物质分别占26%和5%，其他成分如中微子、光子占比几乎可以忽略不计。[2][3][4][5] 暗能量的密度非常低，仅为 7×10−30克/cm3（能量密度值为 6×10−10焦耳/m3），远低于星系内普通物质或暗物质的密度。然而，它却主导着宇宙的能量密度值，因为它均匀分布在整个宇宙空间中。[6][7][8]
一种物质是宇宙中的第五种本质，被称为第五元素。另一种物质则是暗光子群，但其实它在宇宙中运动时如同一个光子在运动，在宇宙中并不明显，这也是它名字中带有“暗”的原因。
为了证实上述想法是否正确，我们不得不面向宇宙寻求答案。如果第五元素的力量真的存在，那它一定是非常微弱的。因为第五元素拥有强烈力量的结论已经通过观测星系团、宇宙膨胀和中子星的行为表现被排除了。观测结果将带来一组规模巨大的数据，从而帮助我们理顺一些与预期中不同的信息。因此为了提升我们的工作效率，我们必须减少工作量。
将宇宙各处成百上千的星系和太阳质量范围为1014到1015的代表性星团通过引力作用结合起来，组成的结构称之为星系团。它们是继沙普利超星系团之后确定的宇宙第二大由引力结合的星系团（沙普利超星系团是科学界已知的最大的超星系团）。在20世纪80年代之前星系团都一直被认为是宇宙中最大的构造，直到超星团系被发现。星系团的一个显著成分是星系团内介质。星系团内介质由星系间的热气组成，最高温度可达2000-15000电子伏特。且星系团介质依赖于全部星系团。星系团不能与银河星团（也被称为疏散星团）相混淆。星系团是指星系里面的星群或球状星团，环绕着星系运动。小的星系聚合物和星系群有关，和星系团并无关系。但星系群和星系团都可以将它们自身聚集起来从而形成超星团系。
宇宙附近著名的星系团，包括室女星系团、天炉星系团、武仙星系团和后发星系团。巨引源是一个由矩尺座星系团控制的巨大星系集合体，它大到可以影响自身所处位置所发生的宇宙膨胀。在早期宇宙中被发现的著名的最大星系团，包括SPT-CL J0546-5345星系团和SPT-CL J2106-5844星系团。在过去的几十年中，通过观察非热漫射无线电发射的无线电晕和无线电遗迹等，这些星系团被证实是粒子加速的重要地点。在使用钱德拉X射线天文台进行观察的过程中，也发现了冷锋和冲击波等结构在许多星系团中的存在。
BY：universetoday
FY：Astronomical volunteer team
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