Атомы, звезды и галактики, планеты и деревья, камни и мы. Эта материя составляет менее 5 % процентов известной вселенной. Около 25% составляет темная материя и 70% - темная энергия. И обе невидимы.
Это довольно странно, так как это предполагает, что всё, что мы знаем, лишь малая крупица реальности. Дальше хуже. Мы не имеем ни малейшего понятия, что такое тёмная материя и энергия и как они работают. Хотя мы вполне уверены, что они существуют. И так, что мы знаем?
Тёмная материя это вещество, которое делает возможным существование галактик. Когда мы рассчитали, почему вселенная устроена именно так, как устроена, скоро стало понятно, что обычной материи просто не достаточно. Гравитация видимой материи не достаточна сильна, чтобы сформировать галактики и сложные структуры. Звезды были бы разбросаны повсюду и не формировали бы галактик. Поэтому мы знаем, что есть что-то внутри и вокруг них. Что-то, что не излучает и не отражает свет. Что-то темное...
Кроме того, что мы можем рассчитать существование темной материи, мы можем и как бы увидеть её. Участки с высокой концентрацией темной материи искривляют свет проходящий мимо. Поэтому мы знаем, что есть что-то, что взаимодействует с гравитацией. Мы знаем, что темная материя это не облака обычной материи без звезд, так как они излучали бы частицы, которые мы могли бы уловить. Темная материя и не анти-материя, так как анти-материя производит уникальные гамма-лучи, которые влияют на обычную материю. Темная материя, также не сделана из черных дыр, очень плотных объектов, буйно влияющих на их окружение, в то время как темная материя распространена повсюду.
В принципе, мы знаем только три вещи наверняка.
1.Там что-то есть.
2. Это взаимодействует с гравитацией.
3. Там этого много
Вероятно, темная материя состоит из сложных неизвестных частиц, которые не взаимодействуют со светом и материей так,как мы это ожидаем, но прямо сейчас, мы этого не знаем.
Темная энергия ещё более странна и мистична. Мы не можем обнаружить её, мы не можем ее измерить и не можем ее попробовать. Но мы ясно видим ее влияние. В 1929 году, Эдвард Хаббл исследовал, как длина волны света, излученного отдаленной галактикой, изменяется в красную сторону электромагнитного спектра, путешествуя через космос. Он обнаружил, что неотчетливые, более отдаленные галактики имеют большую степень красного смещения. Хаббл объяснил это тем, что Вселенная сама по себе расширяется. Красное смещение происходит потому, что длина волны света растягивается, так как Вселенная расширяется. Последние открытия показывают, что расширение вселенной ускорятся. До этого полагалось, что сила гравитации приведет расширение либо к снижению темпа, либо к изменению направления и сжатия в определенный момент.
Пространство не изменяет своих свойств, их просто становится больше. Новое пространство постоянно создается везде, галактики это плотно связанные кластеры вещества, удерживаемого гравитацией, поэтому не ощущаем расширения в нашей повседневной жизни. Но мы видим это вокруг нас. Везде, во вселенной, где есть пустое пространство, каждую секунду его становится ещё больше. Таким образом, темная энергия это что-то вроде внутренней энергии пустого пространства. Энергия, которая сильнее всего, что мы знаем и она становится сильнее с течением времени. Пустое пространство во вселенной обладает большей энергией, чем всё остальное вместе взятое.
Существует много идей о том, чем же является темная энергия. Одна из них состоит в том, что энергия это не вещество, а свойство пространства. Пустое пространство - не ничто, у него есть своя энергия. Оно может создавать больше пространства, и оно довольно активно. И так как вселенная расширяется, пространства становится всё больше и больше, оно заполняет пустоты, что ведет к ускорению расширения вселенной. Эта идея близка к той, что предложил Эйнштейн в 1917, идее космологической постоянной, силе которая противодействует силе гравитации. Проблема состоит в том, что когда мы пытались посчитать количество этой энергии результат был настолько неверным и странным, что только добавлял неясности.
Другая идея состоит в том, что пустое пространство заполнено временными мнимыми частицами, которые случайно и беспрестанно появляются из ниоткуда и исчезают в никуда. Энергия, формирующая эти частицы может быть темной энергией. Или может быть темная энергия это неизвестный вид динамической энергии среды или области, которая пронизывает всю вселенную, но по какой-то причине имеет обратный эффект на вселенную, в отличии от обычной энергии и материи.