【菜科解读】

　　尽管进行了二十年的调查，但暗能量的真实性质继续逃避我们的理解。

令人沮丧的是，大多数解释暗能量的尝试都未能通过极其严格的粒子物理学测试。

　　但是新的研究表明了一种假设形式的暗能量是如何在太阳内部形成的，并且可以在地球上被探测到。

事实上，可能已经看到了。

　　1997年，天文学家惊讶地发现宇宙的膨胀正在加速。

他们给这种加速膨胀起了一个很酷的名字——暗能量——因为他们不明白是什么导致了这种奇怪的宇宙学效应。

　　对暗能量最简单的解释是它是一个“宇宙常数”，这是爱因斯坦广义相对论中的一个额外数字。

换句话说，在这种观点中，宇宙的膨胀加速是因为……宇宙的膨胀加速——这并不是一个令人满意的解释。

物理学家试图将这个宇宙常数与在整个时空中发现的量子真空能量联系起来，但他们的计算估计加速膨胀的强度太大了大约 120 个数量级。

　　所以也许暗能量并没有直接嵌入时空本身。

也许宇宙中有一些新的力、场或粒子在起作用——这是粒子物理学标准模型以前不知道的。

这个实体可以解释加速扩张，但理论模型在这里也遇到了问题。

　　问题是，一旦你将新的力、场或粒子引入宇宙成分的混合物中，该力、场或粒子将开始与物理学已知的所有其他力、场和粒子相互作用。

而且因为我们在任何高能（更不用说低能）物理实验中都没有任何新物理学的迹象，所以这似乎不是一个可行的选择。

　　也许有一些实体在大宇宙尺度上产生加速膨胀，并且该实体内的某些东西阻止它与太阳系小尺度上的已知物理相互作用。

　　这有点牵强，但由于我们不知道是什么产生了暗能量，因此值得研究。

但是我们如何在我们的实验中找到一些被设计为从我们的实验中隐藏的东西？

　　一些理论家提出暗能量可能是由某种新型粒子引起的。

这个假设粒子不能与标准模型中的其他粒子（如电子和顶夸克）相互作用，因为它会在太阳中心大量产生，那里的密度和温度足够高暗能量与标准模型之间的相互作用。

太阳内部暗能量粒子的产生会扰乱其热平衡，改变其光输出、温度和寿命。

根据这些理论，由于太阳的行为与我们对标准模型的预期完全一致，因此它不可能在其核心产生暗能量粒子。

　　但是最近发表在预印数据库 arXiv.org 上的一篇论文提出了另一种可能性：也许暗能量不直接连接到任何标准模型粒子，而是连接到光子。

　　在太阳深处，有一个区域被称为轮旋层，在那里太阳的磁场非常强。

磁场是由光子携带的，所以在速度层中产生了大量的光子。

如果暗能量以某种方式连接到光子，那么这也可能是产生暗能量粒子的地方。

　　结果是，太阳可能真的有办法吐出暗能量粒子。

这些暗能量粒子会穿过太阳的剩余部分，穿过空旷的空间，现在就从你身边流过。

　　宇宙中还有另一个实体可能正在悄悄地流过你：暗物质。

暗物质是一种无形的物质形式，占宇宙质量的 80％ 以上。

就像这种假设的暗能量形式一样，暗物质很可能由粒子物理学标准模型目前未知的粒子组成，并在宇宙中流动。

而且，它也是完全神秘的。

　　分散在地球上的几项实验正在寻找难以捉摸的暗物质粒子，因为科学家们希望瞥见一种极其罕见的相互作用。

最近，其中一个实验XENON1T见证了一个它无法完全解释的信号——这种检测的第一个轻微暗示。

　　根据最新研究，有可能实验检测到的可能不是暗物质，而是暗能量。

不是很强的探测，远非暗能量本质的确认。

但是提示就是提示。

暗能量的最初发现已经过去了二十多年，理论和实验都没有取得太大进展。

　　科学家们希望，未来的暗物质探测实验，如XENONnT和PandaX-4T，将提供更多的数据，并最终让我们对黑暗的宇宙有了初步的了解。

能量永恒守恒，读懂热力学第一定律

世间所有能量既不能凭空产生，也无法彻底消亡，只会在热能、机械能、电能等不同形态间相互转换，整体总量始终保持不变。

从日常起居到工业运转，乃至宇宙天体活动，一切热现象与能量变化，都遵循这条基本规律。

很早之前人们对热量认知存在误区，曾认为热是一种可以流动的特殊物质，只能单纯从高温物体转移到低温物体。

直到工业时代蒸汽机普及，摩擦生热、做功发热等现象不断出现，原有理论无法解释能量变化谜题。

多位科学家潜心试验研究，焦耳通过大量做功产热实验，确定了机械能与热量的换算关系，最终总结确立热力学第一定律，推翻陈旧观点，搭建起热力学研究的基础框架。

这条定律清晰界定出能量变化的逻辑。

一个物体的内能改变，来源只有两种途径，要么外界对它做功，要么发生热量传递。

做功可以让其他形式的能量转变为内能，热量则会在温差作用下自然流转，无论以哪种方式变化，整个系统的总能量都不会出现增减。

不存在无中生有的能量，也不会有彻底消失的能量，只是不断变换存在的模样。

生活里随处都能找到对应的实例。

冬天双手相互摩擦，手部运动的动能转化为热能，肌肤温度随之上升。

烧水煮饭时，燃料蕴含的化学能释放出来，转变为热量传递给水，水温慢慢升高。

电动车行驶途中，电能化作驱动车身前进的机械能，行驶颠簸、轮胎摩擦又会产生热能散失出去。

每一种变化，都是能量形态交替转换的过程。

依托定律原理，便能明白永动机永远无法制造成功。

幻想中不用补给能量，就能持续不停对外做功的机器，违背了能量守恒本质。

机器运转必然会损耗能量，一部分能量会以热量形式散发损耗，想要维持持续运转，就必须不间断补充新的能源，没有能量供给，机械最终都会停下运行。

放眼大自然，天地间的能量循环同样恪守规律。

太阳内部不断发生核反应，将物质能量转化为光与热，跨越空间抵达地球。

绿植吸收光能储存化学能，动物进食获取能量，风雨洋流依靠热能与势能推动形成循环。

整套生态运转体系，能量不停流转变换，整体数值始终稳定平衡。

现代工业生产更是离不开热力学第一定律。

火力发电将燃料化学能转为电能，空调制冷制热完成热量搬运，内燃机依靠能量转换驱动设备工作。

技术研发中，人们依据能量转化规律优化设备结构，减少不必要的热量损耗，提升能源利用效率，以此降低资源消耗。

看不见摸不着的能量，始终按照固定规则流转更替。

热力学第一定律道出了能量运动的真相，帮人类读懂自然变化原理，也凭借这一规律开发能源、制造器械，让自然能量切实服务于日常生产与生活。

看不见的无形能量 聊聊生活里无处不在的电磁辐射

从宇宙太空、自然环境，到手机家电、通讯基站，都会向外释放电磁辐射。

很多人谈辐射色变，担忧危害身体健康，其实电磁辐射分不同类型与强度，并非全都有害，分清类别、了解原理，就能理性看待这种普遍存在的自然现象。

自然界本身就源源不断产生电磁辐射，这是宇宙与生俱来的能量形态。

太阳时刻向外辐射光波与热能，抵达地球滋养万物生长，雷电爆发瞬间也会释放强烈电磁波动，山川大地、岩石土壤同样存在天然辐射。

这类天然电磁辐射存在数十亿年，地球生物一直与之共存，强度温和稳定，不会对人体造成伤害，也是生态循环里不可或缺的一部分。

人类步入电气时代后，人工电磁辐射开始大量出现。

只要用到电、具备信号传输功能的设备，运行期间都会产生辐射。

家里的电视、冰箱、微波炉、路由器，日常随身携带的手机、蓝牙耳机，出行用到的电动车，还有城市里林立的通讯基站、高压输电线路，都会向外散发电磁能量。

生活越便捷智能，身边人工辐射的分布就越密集。

大家不必过度恐慌，电磁辐射按照能量高低，划分成非电离辐射与电离辐射两大类二者对人体的影响天差地别。

日常家电、数码设备产生的都属于低能量非电离辐射，它只能产生热效应，无法破坏人体细胞分子结构，正常使用前提下，辐射数值远低于国家安全标准，不会损伤器官与基因。

真正具备危险性的是高能量电离辐射，这类辐射穿透力极强，能够击穿细胞、破坏 DNA 结构。

医院 CT 拍片、核工业设施、宇宙高能射线都属于这类范畴。

生活里普通人很少接触到大剂量电离辐射，医院检查单次辐射剂量可控，遵循医嘱检查就不会带来健康隐患。

日常使用电器的小习惯，也能轻松减少辐射接触。

接听电话尽量远离头部，通话时长不要过长；

微波炉工作时保持一段距离，不要紧贴舱体；

夜间睡觉远离手机、路由器等通电设备。

家电摆放尽量分散，不要扎堆集中放置，避免局部辐射叠加。

这些简单做法，就能进一步降低身体接收的辐射量。

网络上流传的防辐射服饰、屏蔽挂件大多噱头大于实际作用。

合格家电出厂前都会严格把控辐射指标，日常环境辐射本就处于安全区间，无需花费高价购置防护用品。

与其盲目防护，不如保持健康作息，减少长时间沉迷电子设备，既能降低辐射接触，也能保护视力与身心状态。

电磁辐射从来不是可怕的有害物质，而是客观存在的物理能量。

天然辐射孕育生命，人工辐射助力生活便利，只要把控好接触尺度，遵守设备使用规范，就能安心享受科技带来的便捷，不必对无形的电磁辐射心生畏惧。