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什么是暗物质和暗能量?

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发表于 7 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
能否用一个通俗的比喻说明一下?

什么是暗物质和暗能量?69 / 作者:com98 / 帖子ID:42455,162470

什么是暗物质和暗能量?42 / 作者:com98 / 帖子ID:42455,162470

什么是暗物质和暗能量?79 / 作者:com98 / 帖子ID:42455,162470
发表于 7 天前 | 显示全部楼层
题主你好很高兴回答你的问题。以下是我的答案:
暗物质

顾名思义,暗物质简单理解就是我们看不见的物质,浩瀚无垠的宇宙抬眼望去日月星辰,这些都是常规物质。科学家根据宇宙中出现的异常现象(万有引力出现偏差结果等),推断出可能存在着的一种物质,人类尚无法理解或者说科技上尚无法观测,但真实存在的一种物质,科学家推断宇宙中至少百分之八十的质量来源暗物质。中国发射的悟空号探测器的任务就是发现暗物质。
什么是暗物质和暗能量?51 / 作者:jansie1314 / 帖子ID:42455,162471

暗能量

著名华裔物理学家、诺贝尔物理学奖得主李政道曾言:暗能量将是二十一世纪物理学面临的最大挑战。为了说清楚这个问题,需要说清楚一些概念。
爱因斯坦的广义相对论场公式反映出宇宙一定处于膨胀或者收缩的状态,后来由哈勃观测得出宇宙正在膨胀的结论(红移、宇宙背景微波辐射)。为了研究宇宙膨胀的速率,科学家们利用观测超新星的办法(感兴趣自行查找资料),得出了宇宙在加速膨胀的事实(2011年的诺贝尔物理学奖就颁给了这个重大发现的幕后人)。我们知道万有引力定律的存在,宇宙即使是膨胀,也应该是减速膨胀才对。那现在加速膨胀的事实就说明了,一定存在着其它能量在抵抗者万有引力,并且看效果比万有引力大。这份我们无法探知的能量被人称作暗能量。
什么是暗物质和暗能量?91 / 作者:jansie1314 / 帖子ID:42455,162471
(本篇图片来源网路,侵删)
现在人类科学家对其的理解是空间产生的一种排斥性引力,距离越远,效果越明显。
如果你喜欢,欢迎关注点评。
发表于 7 天前 | 显示全部楼层
首先强调:暗能量,这本来为宇宙大爆炸找借口,我认为这是子虚乌有,况且至今没有任何证据。而暗物质,嫣然有太多的疑似证据。
不妨给一个假设与一个计算。假设暗物质是无处不在的真空场物质,可以看成一种体积波。其基本单元或量子是以光速波动的涟子。以氢原子模型为例,粒子明物质与空间暗物质是万有引斥力的平衡的两个侧面。关于万有引斥力的证明,在我的前文有详细证明。
什么是暗物质和暗能量?5 / 作者:nara0707 / 帖子ID:42455,162472

假设引力来自质子自旋离心力对涟子的震荡,涟子像一根绳子,质子半径是绳子半径与涟子振幅A0=r=8.5e-15m。一节绳波是背景波长λ0=7.35cm,质量m0=1.26e-39kg。涟子体积V0=πrλ0=3.14×(8.5e-15)×0.0735=1.7e-29m。涟子密度ρ0=m0/V0=1.26e-39/1.7e-29=7.4e-11kg/m。
什么是暗物质和暗能量?69 / 作者:nara0707 / 帖子ID:42455,162472

太阳系质量近似太阳M=2e30kg。太阳系的半径R=150亿km=1.5e13m,太阳系空间体积V=4πR=1.4e40m。太阳系涟漪总质量M0=Vρ0=1.4e40×7.4e-11=1e30kg。
显然,作为暗物质的真空涟漪与太阳系明物质的质量,在数量级上是完全相同,这不应该是巧合。系数有出入,也许是太阳系的半径被低估了。
什么是暗物质和暗能量?85 / 作者:nara0707 / 帖子ID:42455,162472

简单调整一下:假定太阳系涟漪总质量是M0=(25%/5%)M=5×2e30=1e31kg,反推太阳系半径:M0=4πRρ0,R=0.75M0/(πρ0) =0.75×1e31/(3.14×7.4e-11)=32e39,
有R≈3.2e13m,即太阳系半径调整为320亿千米,符合明物质与暗物质1:5的比例,即明物质占比25%,暗物质占比75%。
小结:有形物质的超高能密空间与无形物质的超低能密空间,一定有相互渗透与相辅相成的辩证关系。物质的质密或能密越大,其占比的空间也越大。
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发表于 7 天前 | 显示全部楼层
什么是暗物质呢?暗物质是不发光的,但是它有显著的引力效应。比如,对于一个星系考虑距其中心远处的天体的旋转速度,如果物质存在的区域和光存在的区域是一样的话,由牛顿引力定律可知,距离中心越远,速度应该越小。可是天文观测事实不是这样的,这就说明当中有看不见的暗物质。 什么是暗物质和暗能量?15 / 作者:ASUKI / 帖子ID:42455,162473
目前各种天文观测和结构形成理论强有力地表明宇宙中有大约三分之一是暗物质。中微子是一种暗物质粒子, 它的质量应当非常小,在暗物质中只能占微小的比例,绝大部分应是所谓的中性的弱作用重粒子。它们究竟是什么目前还不清楚。理论物理学家猜测,它们可能是超对称理论中的最轻的超对称粒子,是稳定的,在宇宙演化过程中像微波背景光子一样被遗留下来。目前世界各国科学家,例如中意科学家合作组DAMA实验,丁肇中先生领导的AMS实验,正在进行着各种加速器和非加速器实验,试图找到这种暗物质粒子。 什么是暗物质和暗能量?80 / 作者:ASUKI / 帖子ID:42455,162473
暗能量是近年宇宙学研究的一个里程碑性的重大成果。支持暗能量的主要证据有两个。一是对遥远的超新星所进行的大量观测表明,宇宙在加速膨胀,星系膨胀的速度不象哈勃定律描述的那样,是恒定的,而是在不断加速。按照爱因斯坦引力场方程,加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的"暗能量"。另一个证据来自于近年对微波背景辐射的研究精确地测量出宇宙中物质的总密度。
但是,我们知道所有的普通物质与暗物质加起来大约只占其1/3左右,所以仍有约2/3的短缺。这一短缺的物质称为暗能量,其基本特征是具有负压,在宇宙空间中几乎均匀分布或完全不结团。最近WMAP数据显示,暗能量在宇宙中占总物质的73%。值得注意的是,对于通常的能量(辐射)、重子和冷暗物质,压强都是非负的,所以必定存在着一种未知的负压物质主导今天的宇宙。 什么是暗物质和暗能量?62 / 作者:ASUKI / 帖子ID:42455,162473
然而现在物理学的基本理论还无法解释观测到的这一暗能量。暗能量是二十一世纪物理面临的最大的挑战。物理学对暗能量这种新类型物质的探索才刚刚开始。众说纷纭,但仅仅是一些猜测和设想,远没有形成一个基本合理的解释。科学家正在计划发射新的探测卫星,对于宇宙大尺度空间进行更多更精确更系统的观测,进一步研究宇宙加速膨胀的规律,确定暗能量的形式和物理特征,不同的暗能量形式将导致非常不同的宇宙膨胀的规律。解决这一问题需要新的理论,这样的理论一旦被找到,很可能是人们长期追求的包括引力在内的各种相互作用统一的量子理论。这将是一场重大的物理学革命。 什么是暗物质和暗能量?79 / 作者:ASUKI / 帖子ID:42455,162473
综上所述,研究暗物质、暗能量这些新的问题需要将描述微观世界的粒子物理与描述宇观世界的宇宙学结合起来。这一极大与极小的联系是21世纪物理学和天文学研究的一个新特点。
发表于 7 天前 | 显示全部楼层
在宇宙学中,暗物质(dark matter)又称为暗质,指无法通过电磁波的观测进行研究,也就是不与电磁力产生作用的物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质存在。从科学家可观测到的物体、可认知和分析的物质形态来看,宇宙不会是现在这个样子。为了解释现实宇宙与原理想模型的差别,科学家提出了暗物质的概念。
暗物质的存在有着很多证据,如星系自转曲线、星系与星系团观测、宇宙微波背景辐射的涨落等。1915 年,爱因斯坦根据他的相对论得出推论:宇宙的形状取决于宇宙质量的多少。在宇宙有限封闭的假设前提下,宇宙中物质的平均密度必须达到5×10-30次方 克/ 立方厘米。但是,迄今可观测到的宇宙的密度,却比这个值小100 倍。也就是说,宇宙中的大多数物质“失踪”了,科学家将这种“失踪”的物质叫暗物质。
暗能量是另一个解释宇宙运行现实情况与理想模型差别的猜想。1998 年,美国、澳大利亚的科学家通过观测发现,宇宙是在加速膨胀而不是像此前预测的那样处于减速膨胀状态。这样一个出乎意料的观测结果,从根本上动摇了人类对宇宙的传统理解。科学家将这种与引力相反的斥力称为暗能量。但暗能量的研究仍处于初级阶段,科学家根据模型分析认为,我们所熟悉的原子世界仅占整个宇宙的4%,另有22% 为暗物质,这种物质虽不参与电磁作用,无法用肉眼看到,但仍参与引力作用,可能被探测到。而宇宙物质其余的74% 则是最为神秘的暗能量,它无处不在、无时不在。整个宇宙仿佛是一锅又冷又重而且还看不见的暗物质和暗能量汤,暗物质和暗能量聚集的地方才会产生普通物质。
以上是比较正式的解释,提问者希望得到一个恰当的比喻。我试着给出的就是,暗物质就是我们还不清楚的物质,实际他可能不是一种物质。暗能量就是我们还没有认识到的能量,实际他可能不是一种能量。
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