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什么是暗物质?

对宇宙最大的谜团之一的快速概览。

快讯:你,你周围的一切,你能看到或触摸到的一切——所有可观察到的“物质”——构成 只有5% 宇宙

是的,没错,5%。 剩下的95%? 它由暗物质和暗能量组成。 你问的是什么? 嗯,深不可测的事实是没有人真正知道。 虽然宇宙的 5% 与光和构成我们的粒子相互作用(意味着我们可以触摸和看到它们),但 95% 是由我们无法看到、触摸、闻到或与之相互作用的无形物质和力组成——它是由黑暗构成。

显然,这种前沿知识的巨大差距对科学家来说并不满意,因此他们花了很多时间试图弄清楚如何对这种黑暗进行分类。 鉴于这些现象是宇宙构成的原因,我们认为有必要让您了解他们迄今为止的发现。 我们仍然不确定暗物质或能量是什么,但我们可以猜测……


暗物质

在阿尔伯特·爱因斯坦发现他的 引力理论,关于宇宙的一件事变得确定无疑。 这没有任何意义。

在他弄清楚如何计算任何物体的重力之后,他能够大致计算出宇宙中应该有多少重力才能使它看起来像它那样。 令人惊讶的是,根据他的估计,存在的“东西”远不足以将星系和复杂的结构结合在一起。 如果我们只是利用我们可以看到的物体发出的引力,星星只会对彼此施加不等且模糊的拉力,很可能会彼此疏远并分散在宇宙中。

事实上,宇宙中有足够的引力将恒星和行星以各种形式组合在一起。 因此,我们看不到的是提供额外的重力。 科学家称这种未知物质为“暗物质”。

除了能够从数学上计算出暗物质的存在,我们还可以看到它......有点。 虽然它不直接与光本身相互作用,但暗物质浓度高的地方会弯曲附近经过的光,因为它们具有强烈的引力场。

换句话说,尽管对暗物质一无所知,但我们可以确定它存在。

关于暗物质可能是什么存在多种理论,但更具体的观察围绕着我们所知道的不是。 我们知道暗物质不仅仅是由称为重子的光反射粒子组成的正常物质云。 我们知道这一点,因为我们将能够通过它们吸收穿过它们的辐射来探测重子云。

我们也知道暗物质不是反物质,因为我们看不到反物质与正常物质反应时产生的独特伽马射线。 最后,我们知道暗物质不是由黑洞(通过重力剧烈影响周围环境的致密物体)组成的,因为我们会看到更多的引力透镜(黑洞事件视界周围的光的奇怪弯曲)所以。

从本质上讲,我们确定的关于暗物质的三件事是:

  • 它存在
  • 它与重力相互作用
  • 非常丰富


暗能量

科学家估计暗物质约占宇宙的 27%。 对于所有数学高手来说,如果行星和恒星以及我们占 5%,这意味着还有 68% 的下落不明。

输入暗能量。

1929 年,爱德华·哈勃(以望远镜闻名)研究了遥远星系发出的光的波长如何向光谱的红端移动。 他发现,较暗、较远的星系比较近的星系表现出更多的红移(光波通过运动拉伸,使物体呈现红色)。 哈勃意识到这个红移矩阵只有在宇宙积极膨胀的情况下才会出现。

人们对此感到非常震惊——随着宇宙继续增长(或“爆炸”),很可能仍在感受到大爆炸的影响。 人们普遍认为,由于重力的影响,这种扩张最终会放缓。 其他 哈勃观测 然而,当 90 年代对遥远超新星的观测表明,宇宙曾经以比现在慢的速度膨胀时,这一理论被推翻了。 宇宙的膨胀并没有放缓,而是 加速.

现在,任何上过 9 年级科学课的人都知道,物质不能从无到有。 宇宙中哪里有空的地方,每一秒都在形成更多的空间。 如果宇宙在增长,那么一定有什么东西在推动它。 一些事 必须填补那个空间。

空间在膨胀时不会改变它的属性,它只是更多。 因此,暗能量似乎是空间固有的某种能量,它比我们所知道的任何其他能量都强,并且作用于虚空并在虚空中产生更多的暗能量。 随着时间的推移,它变得越来越强大。 毕竟,空的空间比宇宙中其他所有事物的总和(68%)都多。

那么,太空是如何获得这种能量的呢? 爱因斯坦认为 暗能量可能是虚空本身的属性,而不是作用于它的力。 他推测它可能是一个类似于重力的力场,只是以相反的方式起作用——向外推出而不是向内推出。他将其命名为“宇宙常数”。 不幸的是,没有人想出一个很好的解释来解释为什么宇宙常数应该存在,更不用说为什么它会有完全正确的值来引起观察到的加速度。

另一种理论借鉴了量子物理学,表明空的空间实际上根本不是空的,而是充满了不断出现和消失的微小粒子。 但是当物理学家试图计算这会产生多少能量时,他们发现计算是不可能的。

最后一个有点古怪的理论是爱因斯坦的引力理论完全错误。 但迄今为止,还没有替代理论能够像爱因斯坦的那样完美地计算相互作用物体的特性。

所以,真的,就像暗物质一样,我们并没有完全了解暗能量到底是什么。 你可以说我们仍然……在黑暗中。


我们最终会知道么?

我们根本不知道我们宇宙的 95% 是由什么组成的,这既令人不舒服又令人振奋。 我们关于暗物质和能量的理论仍然只是:理论。

一方面,我完全有信心,我们将在 Z 世代有生之年找出我们周围的事物方面取得跨越式发展。我们可能无法找出所有答案,但话说回来,这有什么乐趣呢?

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