科普文章:《暗物质和暗能量》

科普文章:《暗物质和暗能量》
2019年09月21日 08:02 新浪网 作者 小超谈车

科普文章:《暗物质和暗能量》

暗物质,暗能量人们经常听说过,但具体是个什么东西,确实没有一个人能讲的清楚。

暗物质暗能量并不是现在才提出来的,早在1933年,瑞士的一个叫兹维基的天文科学家提出了暗物质暗能量存在的理论论述。

瑞士天文学家兹维基在计算星系团的质量时,他惊讶地发现,这两种方法测出来的质量竟相差10倍以上!这说明星系团内发光物质太少,大部分物质可能是不发光的!兹维基称其为“短缺质量”或“无踪质量”,意为一部分物质无影无踪不知上哪儿去了。

类似的情况逐渐被发现,天文学家意识到,宇宙中可能存在不发光的物质,它们虽然不发光,但是有引力,所以能够感觉到它们的存在,这种物质被命名为暗物质。

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现在有越来越多的观测证据,例如星系团的形态、星系自转、引力透镜、星系团发出的X射线、宇宙微波背景辐射各向异性等都表明,宇宙中可能存在大量的暗物质。

根据最新的观测结果,84.5%左右的物质都是暗物质!

是根据目前的理论研究,重子物质不可能占到这么高的比例。

所以另一种可能是,暗物质是非重子物质。非重子物质不参与电磁相互作用,不会发光也不吸收光。

根据粒子的运动速度也就是温度,暗物质分为热暗物质、温暗物质、冷暗物质三种模型,后来针对宇宙大尺度结构的研究倾向于宇宙中主要是冷暗物质的解释。

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那么我们所说的暗能量呢?

如果你认为暗物质就是宇宙的主宰,那就错了。

一直以来,人们企图理解宇宙的构成与前世今生。在寻找宇宙“丢失”的质量以外,科学家还在试图解释宇宙的来源。

我们知道暗物质并非一团无光源的普通物质,因为普通物质会放射出我们能观测到的粒子。

暗物质也不是反物质,因为反物质会与普通物质反应,并放出特殊的γ射线。

暗物质也不是由黑洞所构成。黑洞是种紧密的物体,且会剧烈影响周围环境,但是暗物质似乎是零星散布在整个宇宙。

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我们目前基本上对于暗物质只能确定三件事:

一、确实有看不见的东西在那里存在着。

二、它会与重力作用。

三、这些看不见的物质有很多很多。

暗物质有可能是由某种复杂又特殊的粒子组成,这种粒子不会与光、普通物质反应,但目前我们真的不了解它到底是什么。

暗能量又更奇怪与神祕:

我们无法检测它、无法测量它、无法触碰它。

但我们却能非常清晰地看到它造成的影响:1929年,美国天文学家爱德温·哈勃透过研究遥远星系发出的光的波长,发现光经过宇宙后出现红移现象。

哈勃发现较黯淡、较遥远的星系会出现较大的红移。距离近些的星系则出现红移的幅度则小些。

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哈勃肯定地认为会出现红移现象是因为宇宙正在膨胀,红移的出现,是因为光的波长随宇宙膨胀而被拉伸。

现在的天文学家研究报告进一步显示,宇宙的膨胀正在加速。

在此之前,人们认为重力将使宇宙膨胀减缓,甚至坍缩回一个点。

空间并没有因为膨胀而改变它的性质。

宇宙膨胀就只是让空间变得更多!年轻的新空间一直在宇宙所有地方新生。

星系是一种通过引力紧密集群的东西。因此身处星系中的我们不会感受到宇宙膨胀,但我们仍能在任何地方看到膨胀的影响。

无论何处,宇宙中随时都有新的空间在形成。因此,暗能量似乎是某种空无空间里固有的能量。

暗能量,比任何东西都要强大而且日益增强,空无空间中的能量比起宇宙其他所有东西的总和还要多。

有一种猜测是暗能量并非某种事物,它只是空间的特性。空无空间并非'虚无',它拥有自己的能量。空无空间可以产生更多空间,而且相当活跃。

因此当宇宙在膨胀时,空无空间使更多空间出现并填补缺口,造成宇宙加速膨胀。这个猜测接近爱因斯坦在1917年对宇宙常数概念的想法。

另一种猜测是空无空间充斥着一种暂时且虚无飘渺的粒子,它会不断从一无所有形成,然后再消失回一无所有。

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这些粒子的能量可能就是暗能量。

另一种猜测:

暗能量是种未知的动态能量流体或是力场,它渗入了整个宇宙。

但不知何故,它有与普通物质、普通能量相反的效果。

如果真是如此,我们并不知道怎么、在哪探测到它。所以目前还有许多问题待解决。

我们关于暗物质、暗能量的理论仍处于理论阶段。一方面而言,这挺令人泄气的;另一方面,因为这是最前端的科学,因此也使人兴奋。

不过,就像我们国家的天文科学家常进和他的学生胡一鸣所说的那样:这意味着无论我们多么努力,认为自己是万物之王,但其实只是活在宇宙中一个脆弱小岛上,并会使用智能手机的猿人而已。

因此,去仰望这片星空,追寻宇宙运转的真理吧!

宇宙太多的奥妙,需要我们去探索解密;我们又确实是无能为力!

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