在这一片漆黑的“虚无”中,或许隐藏着宇宙最深层次的秘密

暗物质 观测 宇宙 最深 层次 秘密 星系 能量

11-05 10:33 中科院物理所 (cas-iop) 学术

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在上一期的"线上科学日"专栏中

我们向大家介绍了神奇的反物质

由于小编非常任性地跳票了两次

如果大家已经印象比较模糊的话

可以>>猛戳这里<<进行复习

不过在上一期的评论区中

小编发现大家似乎混淆了两个概念

暗物质反物质

所以今天我们就和大家简单聊聊

神秘的暗物质暗能量

首先说明一点

这两个概念其实并没有什么联系

不过它们的量确实很大

正如前面评论区朋友说的那样

宇宙中"正常物质"的含量只有4.9%

而暗物质占据了26.8%

暗能量更是达到了惊人的68.3%

尽管数量庞大

但是至今人们都没有直接观测到

暗物质和暗能量的存在

对它们的了解也少之又少

这也正是前面我说"简单聊聊"的原因

我们先来说说暗物质

为什么科学家会引入"暗物质"这个概念?

很显然是因为正常物质不够了

天文学家在观测星系的运动时

发现根据所有能观测到的质量分布

计算得出的结果和实验观测相去甚远

只有重新引入一些观测不到的质量分布

才能使结算结果与观测相吻合

这些观测不到的东西就是暗物质

暗物质不能发生电磁相互作用

所有的电磁观测手段对它都是失效的

而暗物质能够参与引力相互作用

所以某种程度上我们可以对它进行探测

我们都知道

根据爱因斯坦的广义相对论

光线会收到大质量星体的影响而偏折

就好像经过透镜发生了折射

而光的折射是可以成像的

引力导致的光线偏折也可以成像

这就是著名的引力透镜

我们初中就学过关于透镜成像的知识

如果知道了物和像的性质

就可以反推出透镜的参数

同样的道理

我们可以根据引力透镜的观测结果

反推出空间质量的分布

再与电磁观测的结果对照

就可以得出可能的暗物质的分布

暗物质究竟是什么

现在还是一个谜

我们只能知道暗物质不是什么

它不是没有恒星的普通物质云

不是反物质

也不是黑洞的组成成分

除了能参与引力作用并且数量很庞大外

我们其实还一无所知

10月31日是国际暗物质日

近期各地都举办了相关的科普活动

感兴趣的朋友可以去了解并参与

相比于暗物质

我们对暗能量的了解更少

1929年

天文学家哈勃发现了

遥远星系的光谱有红移现象

并且越遥远的星系红移越厉害

红移意味着波长变长

类比声波的多普勒效应

我们可以推测出

遥远的星系正在远离我们

而且由于越遥远的星系红移越厉害

这意味着距离越远

远离的速度反而会越快

哈勃红移便是宇宙膨胀的证据

不过宇宙中的星系结构

主要还是依靠万有引力维持的

万有引力是吸引力

不是排斥力

因此先前科学家们预测

宇宙最终会在万有引力的作用下

汇聚到一起坍缩

而观测结果却显示宇宙在加速膨胀

加速膨胀的能量来源于哪里

答案便很可能是暗能量

现代天文学的研究认为

爱因斯坦广义相对论中的

宇宙学常数

与暗能量有着紧密的关联

然而有趣的是

然而爱因斯坦当年却认为

引入宇宙学常数是他"一生中最大的错误"

或许这就是大佬吧

直到现在

我们对暗物质和暗能量的了解

还是仅仅停留在假设阶段

没有任何的直接实验观测来证实

还有许多的未解之谜

甚至可以说全部都是未解之谜

或许在这"虚无"的背后

隐藏着宇宙

最深层次的秘密


素材来源:https://youtu.be/QAa2O_8wBUQ

编辑:Alex Yuan


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