暗物質到底是一種怎樣的存在?如何通俗的理解?

月亮再亮丶終究冰涼


沒有人見過的暗物質,聽起來就像是幽靈一樣。直到今天,天文學家和物理學家仍在探討它們是否存在。要想回答這些我們還不能直接探測到的物質的存在,顯然是困難的、粗淺的。

1933年,美國加州理工學院的瑞士天文學家茨維基(Fritz Zwichy)最早提出證據推斷暗物質的存在。他用多普勒效應測定后髮座星系團(Coma Cluster)中各處的旋轉速度,發現中央向外天體轉速並不減少。根據牛頓萬有引力定律,在這個星系團中一定存在著我們沒有考慮到的因素。由於沒有證據說明除了引力之外還有其他的力可以對星系結構發生影響,則唯一合理的解釋就是,在該星系團的周圍存在著看不見的“暗物質”。它們包圍著星系,像一隻巨大的暈輪,而且看不見的物質要比看得見的恆星、氣體雲等多上百倍。
我們的太陽系可不是這樣的,太陽系中99%的質量集中在太陽上,不發光的行星、彗星總共不足1%;離太陽近的行星公轉得快,如水星的軌道速度是48公里/秒,而遠處的冥王星轉速慢,只有4.7公里/秒。因此當時幾乎沒有人相信茨維基。

到了上世紀70年代,美國天文學家薇拉·羅賓(Vera Rubin)根據天體運動狀態建立了星系運動計算機模型,可以非常準確地預測出觀測到的太陽系的真實運動。但她在預測其他星系運動時卻出乎意料地失敗了。羅賓測量了60多個與銀河系相似的星系旋轉速度,得出與茨維基相同的結論。

射電天文學家測量星系外圍射電氣體雲的轉速,表明也有許多暗物質,其質量遠超過稀薄的的氣體雲。如果在計算機程序中加入代表這些暗物質的參數,就可以準確地預測星系的真實運動。這樣一來,暗物質的存在似乎變得不容質疑了。
那麼唱宇宙總質量主角的暗物質到底是什麼?

天文學家煞費苦心地猜想,迄今沒有令人滿意的答案。如果暗物質與我們已知的普通物質一樣,也是由原子組成的,銀河系中就該有100億個黑洞;但即使有這麼多黑洞,宇宙中元素的比例也應與現在所知的大不相同。要不就是每個恆星周圍有大量行星,例如太陽系中就該有一萬個木星,但這麼多行星中只要有幾個質量再大100倍,就會發生核聚變而發光,也就不是暗物質了。

由此,有學者假設,牛頓動力學理論應用於遠距離時應作修正,但目前尚無法驗證。

物理學家猜想,暗物質很可能不是原子,甚至不是質子、中子組成的,而是中微子,或是假設中的“軸子”(axion)、惰性中微子(sterile neutrino)、或“弱相互作用有質粒子(WIMPs)。它們或許還有點狀的neutralino(超對稱理論預言的中性粒子,比質子重100~500倍)和延展的Q-ball(超夸克或超輕子的集合)等不同類型。檢測這些粒子的實驗正在完善中。

根據已有的發現,暗物質可能聚集在我們星系的周圍,並像普通的恆星、行星和星際塵埃那樣運動。科學家目前的研究認為,暗物質多達宇宙物質的約85%,這意味著我們看到的數以千計的恆星物質只佔宇宙總物質質量的約15%。


既然暗物質不能發光發熱,我們又如何確認它們呢?

天文學家表示,根據星系的運動,暗物質必然有質量,會受到引力的影響。它們很可能存在於星系的暈輪之中,並且可能是成團的和高密度的。他們自稱是在尋找MACHOs(Massive Astro-physical Compact Halo Objects),即暈內大質量高密度天體。

根據愛因斯坦理論,光線在傳播途中經過大質量物體的附近,會使光的傳播路線發生彎曲,甚至還能計算出光線彎曲程度的大小。這一成果引發了搜尋MACHOs研究者的靈感:如果在星光經過的地方有足夠的暗物質存在,那麼相關的恆星看起來會更亮一些,這是符合邏輯的。


恆星的光線在傳播途中經過一塊塊暗物質,暗物質的引力會使光線一次次地折彎,這樣就使得一些其傳播方向不是朝向地球的光線也到達了地球上,恆星看起來就亮得多。這種現象被稱為“引力透鏡效應”。

MACHOs研究團隊發現,有些實際的觀測目標很符合理論預測中的對象,獲得了許多很有說服力的暗物質存在的證據。這種由星系團產生的引力透鏡效應,只有在很多暗物質存在的情況下才能被解釋。現在,暗物質的假設已被學界廣泛認可。
雖然迄今也未見到暗物質的真相,天文學家已經在思考暗物質的巨大份量對宇宙演化的影響。我們的宇宙目前正在膨脹中,如果宇宙中有大量的暗物質,那麼宇宙或許會重新收縮;而如果暗物質不多,宇宙或許會繼續膨脹。這是一個宇宙演化最終歸宿的最基本問題。

2015年12月,我國發射了首顆暗物質粒子探測器(Dark Matter Particle Explorer)“悟空號”科研衛星,致力於尋找暗物質。科學家們將努力探索解開暗物質之謎,謎底揭開之日,就是科學躍上新臺階之時。

(謝謝閱讀)


看松讀畫軒


關於暗物質,自從上次我們國家悟空探測器的發現,暗物質開始被我們所熟知。不過,實際上暗物質的概念在上世紀就已經被提出來了。那具體是咋回事呢?

多餘的引力?

上世紀30年,就有科學家發現,星系周圍的恆星跑得比理論計算的快,就拿我們太陽系來說,如果按照理論計算,應該是160km/s,但是實際觀測的結果卻是220km/s。(這裡所謂的理論,就是以牛頓的萬有引力為基礎的理論。

不僅僅是太陽,其實類似的情況是十分普遍的。很多星系的恆星都跑得要比理論值快得多得多,當時也引起了很多科學家的疑問。

恆星跑得快也就算了,但問題是,“跑得快”這件事並不簡單。如果我們試想一下這樣一個場景,你拿著一個有線的耳機,然後開始甩起來,讓耳機繞著手指做圓周運動。如果你甩的越快,實際上你所需要要拽住耳機的力氣就越大。類似的事情其實也發生在奧運會賽車上,有一個項目叫做鏈球,如果運動員把鏈球甩起來的速度越快,那所需要拉住這個鏈球的力就越大。因此,這種“異常的高速”預示著多餘的引力存在。

暗物質

為了解決這個問題,物理學家不得不假設“暗物質”的存在。為什麼要做這樣的假設呢?

其實我們只要思考一下,我們是如何觀測物理現象的就可以。在宇宙中,目前我們已知的存在四種作用力,分別是強相互作用,弱相互作用,引力,電磁相互作用。

強相互作用和弱相互作用其實都是在原子核的層面上。也就是說,日常生活中,除了引力之外,剩餘的都是電磁相互作用,我們熟悉的彈力,摩擦力等都屬於電磁相互作用。甚至是我們觀測宇宙中的物理學現象都是如此。具體來說是這樣的,在宇宙中某個天體發出電磁波(光子),經過漫長的傳播到達地球,然後被地球附近以及地球上的探測器所捕捉到,這時候我們也就得知了某個地球存在這某個天體。所以,我們能夠看到東西或者觀測到東西,是需要現象或者物體自身要發光。

而暗物質很奇葩,它其實不參與到電磁相互作用當中,因此,我們並不能觀測到暗物質的存在。不僅如此,根據目前的研究來看,暗物質在宇宙中的佔比比已知物質還要多,是已知物質的5倍左右。

但由於它自身屬性的緣故,使得暗物質粒子時時刻刻在穿過我們的身體,但我們不得而知。這一點有點類似於“上帝粒子”中微子的感覺。

因此,想要不被人類所觀測到的辦法就得不參與電磁相互租用。而這也是暗物質最大的特點。除了這個特點之外,暗物質還有啥特點呢?

暗物質有

基於上文的講解,我們大致對暗物質有一定的瞭解。我們要知道,如果暗物質並不存在,那這時候的銀河系應該是會散架的。這是因為需要一下子減少5/6的引力。如果我們換個角度來看這個問題,我們就會發現,早期的星系形成其實暗物質應該佔到了大頭,否則星系應該是無法形成的。因此,我們可以認為暗物質其實是星系形成過程中起到了十分關鍵的作用,也就是說,暗物質實際上是星系的粘合劑。


鍾銘聊科學


暗物質和普通物質最大的區別就是它完全不可見,只能通過天體速度異常來確認它的存在


古典物理學奠基人艾克薩.牛頓在17世紀對引力現象進行了總結歸納並發展出了“萬有引力定律”,該定律結合微積分這個強有力的數學工具後開始在天文學中大放異彩,比如說海王星就是在物理學家先用萬有引力定律計算出軌道的情況下再被天文學家“蹲點捕獲”的,因此海王星也被稱為“筆尖上發現的行星”

除了發現新行星以外,萬有引力定律還告訴我們“引力的大小與距離的二次方成反比”,這也是為什麼距離太陽越遠的行星公轉速度越慢(海王星需要84年才能繞太陽公轉一圈),距離太陽越近的行星公轉速度越快的原因(水星只需要87天就能繞太陽公轉一圈)


萬有引力定律以及平方反比定律的準確和高效一度讓天文學家們認為整個宇宙的天體運行規律都再無秘密可言,然而他們錯了。

1933年天體物理學家茲威基通過光譜分析了后髮座星系團內的星系運動速度,然而分析結果卻顯示星系團邊緣的星系運動速度竟然比星系團內側星系的運動速度還要快,而按照平方反比定律外圍星系的運動速度應該慢於內側星系才對,於是茲威基認定在後發座星系團內肯定還有其他未被發現的物質提供著額外的引力,這種“額外物質”便是今天我們說的暗物質。

後來的天文學界從茲威基的發現入手,開始大規模分析宇宙中的天體運動速度,結果發現暗物質竟然是廣泛存在於宇宙中的(在如今的宇宙學模型裡暗物質佔比24%,而普通物質僅佔4.6%,剩下的71.4%則是暗能量)

目前可以確定的是暗物質不是由我們已知的任何粒子構成的,我們無法在電磁波頻譜上發現它的蹤跡,所以目前物理學界對暗物質的研究還很艱難,我國的“悟空”暗物質探測衛星也仍然在艱難尋找暗物質的蹤影。


宇宙探索未解之迷


暗物質的確存在,簡潔通俗的詮釋是這樣的:暗物質是黑洞的一部分(所以它是暗的),是構成黑洞外圍層的物質~真物質,真物質粒子比中微子還小,為什麼能推動所有恆星步調一致的圍繞星系中心旋轉,其分析證明的過程相當複雜,網友如果感興趣,請且聽我下面分解:

在銀河系或每一個河外星系之中,有一個屬於千百億顆恆星所聚集的地方,那就是黑洞的外圍層部分,鑑於黑核的體積小質量大,所以外圍層特別遼闊廣大(矛盾的相反對稱性法則),其間充斥著排列規則的氣狀的稀疏的真物質,這些真物質的粒子就是"粒子物理標準模型以外的新粒子",它碰到誰都不會發光,只會吸收亮光,它能穿越一切物體,卻不會穿過我們的身體,因為地球電離層阻擋了它們,與"WIMP"相反,它是宇宙中最小的粒子,那麼這麼小的物質粒子怎麼會具有那麼大的能量呢?這是因為它是黑洞的一部分,黑核隨時隨地輸送能量給它,促使它在星系盤中高速地旋轉,恆星與氣體塵埃在它的衝擊下運行,就像物質塊漂浮在流動的河水之中,物質塊輕的漂浮得快,重的漂浮得慢,於是重的物質塊阻塞了星系盤的交通,形成為"密度波",密度波稠密的地方產生了恆星,恆星核心處的物質溫度高達千萬度,外圍層的真物質衝過來,遭到恆星的截留,在恆星中心形成了磁極方向一致的磁體,這些磁體首尾相吸把恆星串在一起,聯袂成了長達十幾萬光年的星系旋臂,黑核(就是人們認為的黑洞本體)通過N磁極牢牢吸住這些旋臂,就像嫦娥抓著幾條綵帶在太空翩翩起舞,從而形成了蔚為壯觀的漩渦星系,由於外圍層真物質強大的衝擊和星系旋臂有力的吸引,"綵帶"尾巴上的恆星也無法掉隊,只有乖乖地隨著旋臂在星系盤上做速度最快的旋轉。如果說星系裡的"暗物質"在驅使所有恆星圍繞著星系中心旋轉的話,那麼這個"暗物質"不是"別人",就是在外圍層裡高速運轉的真物質!


無為而治68814940


暗物質到底是怎樣的一種存在呢?鄙人認為,所謂的暗物質實際上就是我們所說的反物質,而時空中存在的物質則是正物質。暗物質是物質的先天態,是由各種類型量子的類聚形式,是量(子)能運動的存在方式,“在天成象”。飄渺的運動在宇宙空間中,為時空運動各種類型反物質的信息存在方式。佔宇宙量能的27%。從而構成為與三維時空並行的二維量子體信息世界也就是所謂的平行宇宙。“27”數乃自然形成為二維(2V—27)世界的符號象數。

相反,正物質則是則是物質的後天態,由二維量子體世界信息量能運動凝聚生成,從而由“量能”的凝聚轉換為“能量”的存在方式,在“地成形”為物質。正物質存在的陽性時空則名之為三維世界,符號象數乃是37—3V(讀音維)。與宇宙的背景能量符號“73”數構成了陰陽轉換的關係。(宇宙深空背景3K度輻射線波長乃正是7.3釐米)

根據以上論述,暗物質實際並不暗,因為它們都是量子體類聚生成,其運動速度應該是大於光速,為白色透明態,是一種清氣的存在現象,而我們人類的1/16秒暫留視覺功能是看不到的,同時現代的高科技觀察工具也只能觀察到小於光速的物質運動現象。所以說它是暗物質似乎還有些不客觀公平呢!因此說它是反物質還是正確的。

既然人類觀察不到暗物質的存在,那我們又怎麼能夠證明它是以信息象的形式存在的呢?本人認為這隻能通過在人們長期生活的經驗中憑藉自己傳統文化的素養以直覺,頓悟可以感知到。而實際上民間就有些有氣感應能力的高人,在某種朦朧的狀態中可以視之。另外我們所說的海市蜃樓也許就是二維世界信息洩露的一種現象吧!

不過不管你承認不承認,反物質的量子二維陰性信息世界它必然是存在的。因為宇宙就是一個陰陽,正反兩性氣物質的存在的複合宇宙!

或者說宇宙就是有陰性的信息世界與陽性的物質時空複合生成的。


易境2


至少在目前還沒有弄清楚暗物質是個啥玩意,但暗物質確確實實的存在,而且比我們能看得到的物質多很多。

暗物質的發現基於引力場理論,這個理論認為質量是時空彎曲的根源,也是萬有引力現象的本質。科學家們在觀測宇宙狀態時,發現很多違背引力場理論或萬有引力的現象,也就是說根據所看到的物質質量,根本不可能形成目前的天體運行狀態和時空彎曲的尺度,如引力透鏡、宇宙大尺度結構形成、微波背景輻射等,都與觀察到的質量不符。

這樣就產生了一個暗物質存在的假設,只有把這個假設加進去,天體運行現象才能夠得到一個較為完美的解釋。

經過測算,暗物質佔有宇宙全部物質總質量的85%,也就是在宇宙物質質量中,看得見的物質只佔有15%,看不見的物質佔有85%。

但如果按宇宙總質能計算,可見物質和暗物質加起來的總量只佔31.7%,暗能量佔有了絕大多數。其中可見物質只佔4.9%,暗物質佔26.8%,暗能量佔68.3%。

暗物質和暗能量之所以很神秘,是人們無法窺探其真面目。因為它們不會吸收、反射、輻射光,而人類的視覺是靠光來激發的,光本身又是電磁波的載體,因此對於暗物質和暗能量人類目前的技術,既無法直接觀察到,也無法用任何射電射線望遠鏡偵測到。

但種種跡象都證明了這種神秘的玩意存在著,並左右著宇宙天體運行。暗物質構成了宇宙的框架,宇宙的所有星系天體都在這個框架之中,如果沒有這個框架,宇宙將變得一盤散沙。

因此,暗物質從理論上來說,應該是我們宇宙存在的某種物質,但不是人類目前已知的任何物質或者粒子。

如果用一句話來通俗的形容暗物質,時空通訊認為可以這樣表述:暗物質是一種看不見摸不著,但能夠感知、無處不在,是冥冥之中左右著宇宙運行的神奇物質。

隨著量子計算機的問世,暗物質暗能量的面紗很可能在不久的將來被揭開。

就是這樣,歡迎討論。

時空通訊專注於老百姓通俗的科學話題,感謝朋友們一直以來的理解支持與合作。


時空通訊


你可以理解為靈氣,普通人看不見摸不著,不過卻有神奇的力量。靈氣遍佈宇宙各處,對於普通人而言,常住靈氣濃郁的地方,強身健體延年益壽,修者則可以吸收靈氣提升道行。像我這等存在,一呼一吸間,星河暴漲枯竭。



安瀾仙王


暗物質就是以太光子,因為光子以信息的使然成就了其它物體成像,自己則是隱形的誰也難以看到光子,我們的眼前充滿了光子,但是光源則以光子為介質傳遞信息,我們看到了物體,其實就是光子起的作用,我們看到的其它物體的能量信息就是以光子為使然的,而光子本身是隱形的,我們永遠看不到光子本身,所以科學家一直在尋找以太,卻發現不了以太。


永動機45


暗物質是一種瀰漫物,大致均勻的分佈於宇宙空間,一個暗物質粒子與另一個暗物質粒子相距較遠。暗物質粒子在空間分佈的密度很小,但由於宇宙空間的巨大,所以暗物質在宇宙物質中的比例還是很大的。


光量子宇宙


有明即有暗,完全否合一陰一陽為之道的論述。明暗二字其實為我們已告訴了答案,只是我們習慣於聽而不善於看才生出了諸多的玄念,不信你看看“暗”字就會相信這個實事。中華民族就是聰明智慧,不但擅長以文會友,而且還精通以字化人,暗物質的事盡在暗字裡的音身上,音雖然看不見,但能激起看得見的事物發生微妙的變化,有時還會發生天翻地覆的變化。


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