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


【定義暗物質】有一種 [物質] 是一切事物運生的“原始萌動”,配位長期的“生存實踐蓄積”的必然物質結果,它隱含著:內在的、不可明視的、潛在的、巨大的 [物質] 能量。這種物質為 [暗物質]。

[中和悟道] 2020-02-21




中和先生326


神秘的宇宙勢力—暗物質

1915年,愛因斯坦提出了他一生中最偉大的科學理論-廣義相對論。廣義相對論的提出推測出許多關於宇宙的結論,比如史瓦西通過廣義相對論的引力場方程解出黑洞這種天體的存在。而愛因斯坦通過廣義相對論推測出宇宙的平均密度必須達到5×10^-30克/立方厘米,這樣全宇宙才能保持穩定,後來通過觀測得知,宇宙的平均密度只有這個值的1/100而已。

引力讓宇宙星系誕生

我們知道,在太陽系中,地球的運行軌道與太陽的引力是息息相關的,而太陽的質量產生引力與地球的離心力正好達到受力平衡才致使地球穩穩的運行在現在的軌道上。但是科學家在觀測更大一級別的星系時(比如銀河系),發現了一個奇怪的現象,星系中心的恆星的公轉速度遠遠超過了開普勒定律推算的近似值。

太陽系

以上的種種現象及理論推導,引領著物理學家們提出了宇宙中可能存在著一種我們無法觀測到的物質。這種物質人類看不見摸不著,但是卻實實在在掌控這宇宙的平衡。物理學家們給這種物質起了一個相對於看得見的物質的名字——暗物質。

暗物質到底是什麼組成的?

首先來說說我們身邊常見的物質, 20世紀到現如今,標準模型的建立統一了物質的三大基本力(電磁力、強力、弱力)同時也表明了組成物質的基本力的種類很多。包括電子、光子、夸克,中微子等基本粒子。

暗物質是當今科學界最大的謎之一

我們為什麼能夠看得到,摸得著常見的物質呢,因為常見的物質中的電子與光子發生電磁相互作用使我們的眼睛和手都能感受到。而暗物質與其有著顯著的區別,暗物質不與光發生電磁相互作用,但是其與與普通的物質相同的特性是都能夠形成引力作用。

目前為止,能夠確定的是,暗物質佔整個宇宙物質成分的26.8%,暗物質的運動速度遠遠低於光速,暗物質應該是電中性的,同時在銀河系周圍大量的存在,這些是人類對暗物質的全部瞭解。當然,科學家們也作出了大膽的推測認為暗物質可能是已知61種基本粒子中的3種中微子和3種反中微子。

宇宙物質組成

探測暗物質到底有什麼用?

暗物質和暗能量總共佔據著宇宙可觀測宇宙質量和能量的95.1%。暗物質未來將與常見的物質分庭抗禮,也是科學家研究的下一個風口。

暗物質雖然現在看起來沒有什麼用,但是一旦弄清楚暗物質的組成以及特性,將會對人類未來的生活帶來根本性改變。就像100多年前的量子力學一樣。

暗物質探測器 悟空號

科學的本質其實是永遠探知未知,隨著中國悟空號暗物質探測器的發射,中國乃至人類對暗物質的研究將更近一步!


徐曉亞然


運用當今科學定義的暗物質和暗能量概念只能瞭解這二者的某些性質,第①個性質就是觀測不到,不反光也不發光,第②個性質就是不參與電磁場的作用,第③個性質就是隻參加引力作用。佛學說人類科學如同盲人摸象,的確如此。當今在人類所有文化中只有佛學和易學是全息全貌之學,只有理解宇宙全貌,才能瞭解暗物質暗能量是什麼東西。佛學描述的心本體寂然不動而處於0維空間,感而遂通變化無窮,佛學把無窮變化的現象歸納為一真法界和十法界,在十法界中又分出四聖法界和無色界,色界和欲界。欲界之中由無數單位小世界所組成,每個單位小世界都是由天欲界,人畜界,鬼界及地獄界構成。由易經三維法性空間模型可知,三維空間由八個卦限構成,而八個卦限中的乾坤互根,震巽互根,艮兌互根,離坎互根,八個卦限中少一個卦限,這個單位小世界都不成立,而我們地球人類所在的太陽系只是位於巽卦之內的小小局部時空,人類所觀蔡到的所有星系也只不過是無數單位小世界中的巽卦所顯之相,單位小世界中的另外七個卦限由於法性(識性)信息不同,其顯現出耒的法界就不同,例如:乾卦是四天王天和帝釋天的居地,人不可見,只能在禪定中突破局部時空的限制,才能見到。又例如佛經描述的以須彌山為中心的外海之中由人類居住的東西南北四大部洲,隔而不隔,不隔而隔,雖然互不相見,但卻都依賴於須彌山的吸引作用維持其存在的,人類可見到須彌山嗎?銀河系中心的核棒是啥?黑洞?暗物質?暗能量?八個卦限互為其根,就是相互吸引的作用。


悟真實


能!

莫急,我來說說暗物質。據【科普中國】的解釋。暗物質(Dark matter)是: “存在於宇宙中的一種不可見的物質,它可能是宇宙物質的主要組成部分,但又不屬於目前構成可見天體的已知物質。大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力定律的現象,可以在假設暗物質存在的前提下得到解釋。



現代天文學通過天體的運動、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質大量存在於宇宙中,其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。結合宇宙中微波背景輻射各向異性觀測和標準宇宙學模型(ΛCDM模型)可確定宇宙中暗物質佔全部物質總質量的85%。


目前一種被廣範接受的理論認為,組成暗物質的是“弱相互作用有質量粒子”,其質量和相互作用強度在電弱標度附近, 在宇宙膨脹過程中通過熱退耦合過程獲得目前觀測到的剩餘丰度。此外,也有假說認為暗物質是由其他類型的粒子組成的。”

通俗的講暗物質是:

1、暗物質是客觀存在;

2、暗物質肉眼不可見;

3、暗物質不帶電荷,自身不發射電磁輻射,也不與電磁波相互作用。它能像幽靈一樣穿過障礙物,然後不著邊際的從你身邊飄走。目前只能通過引力產生的效應,觀察到大量暗物質。

4、暗物質可能由能夠發生“弱相互作用力”而尚未發現的有質量的粒子組成。

延伸閱讀: 暗物質和暗能量被認為是籠罩在21世紀物理學天空上的兩朵“烏雲”。美國科學家在一份報告中列出了21世紀要解答的11個科學問題,其中“什麼是暗物質”被列在第一位。


目前科學界公認,揭開暗物質之謎將是繼日心說、萬有引力定律、相對論及量子力學之後的又一次重大飛躍,將帶來物理學的又一次革命。


回到題主的問題:“如何用通俗易懂的話解釋下暗物質?” 我的想法是,暗物質雖然看不見卻可以摸得到。就好比盲人,他眼睛盲了,但他可以聽到、可以摸到,可以感受到這個世界的各種物質的存在。我們的眼睛雖然可以藉助先進的望遠鏡觀測宇宙天體,但是我們的眼睛還是不夠高明,它還需要藉助更先進的儀器。可以預見的是在不久的未來,我們人類一定可以造出更先進的儀器,它可以幫助我們看到現在暫時看不到的物質。


題外話,如有得罪敬請見諒!

我拜讀了前面幾位作者的回答,感到不太滿意。有的說暗物質就像鬼一樣,能聽到聲音,卻看不到鬼。大家知道鬼根本就不存在,而暗物質是真實存在的,把暗物質比喻成鬼不太嚴謹吧?還有用佛學的、用道學的理論來解釋暗物質,看起來更是十分好笑,還不如把暗物質比喻成鬼呢。

暗物質雖然神秘,但是科學家已經證明它的存在。下一步就靠我們國家發射的暗物質粒子探測衛星“悟空”大顯身手。

中國的諾貝爾獎都靠“悟空”了,拜託了悟空。


嚶其


奇怪的天文學現象

如果你要問,如今對哪些現象的研究,可以大大加快科學理論的進程,那一般來說會有這麼幾個,它們分別是:暗物質、暗能量、引力波、中微子、希格斯玻色子等等。如今,各國也在大力發展這些領域的研究。

在這種領域當中,暗物質是已經有比較靠譜的理論,只是要驗證理論比較困難。而中微子、希格斯玻色子、引力波則是需要實驗物理學家進一步提高設備精度,獲取更多的信息並繼續迭代如今的理論。而暗能量則是完全的“混亂”,在學術界有數不清楚的“暗能量”假說,但具體哪個靠譜,一時半會都很難會有結果。

今天,我們就先來聊一聊:暗物質到底是什麼?

首先,暗物質到底存在不存在?這件事情目前來看,科學家是確定它的存在,但並不是說它就一定是存在,在某程度上說,如果現在的引力理論,也就是廣義相對論出現一些瑕疵,就有可能導致暗物質的分析是有誤的。不過,這都是後話了。

不過,我們可以先下一個定義,暗物質其實是指一類現象。那這類現象到底是什麼呢?

話說,在上個世紀30年代,兩位天文學界的大神都發現了一些和目前引力理論不匹配的現象,這個現象歸結起來就是說,星系中的恆星按理論來說,應該是距離星系中心越近的天體,運動速度越快,距離越遠的,速度越慢。可實際觀測下來,科學家發現,星系周圍的天體並不符合這樣的規律,距離星系中心比較遠的天體,依然可以跑得很快。

可我們要思考一個問題,如果距離星系中心遠的天體速度遠比理論值更高,這就說明所需要牽引住它的引力就越大。可能這並不太好理解,我們可以舉個例子,如果你有個有線的耳機,這時候你把它甩起來,你就會發現,當然你甩的越快時,你所需要的拉住耳機的力就越大,否則耳機就會被你甩出去。

太陽系在銀河系當中,按照理論計算,科學家發現太陽系繞著銀河系質心的運動速度應該是160km/s,但實際的觀測的結果卻是240km/s。

所以,一定是存在著某種物質提供了額外的引力,拉著了太陽系,否則按照目前的計算,如果以240km/s的速度運動,太陽系一定會被甩出去。於是,科學家假設了存在一種我們看不見的物質,它提供了額外的引力,並且把它命名為:暗物質

暗物質到底是什麼?

上世紀50年代前後,科學家利用大型對撞機,撞出了100多種粒子,同時他們還發現了宇宙中存在著4種作用力,分別是強相互作用,弱相互作用,電磁相互作用,引力。於是,科學家將這些粒子以及四大作用中的強相互作用,弱相互作用,電磁相互作用統一了起來,建立了粒子物理學標準模型。而暗物質呢?

目前科學家認為,構成暗物質的粒子不屬於這個模型中的任何一種粒子。也就是說,暗物質不會參與到電磁相互作用,強相互作用,僅有微乎其微的概率可能發生弱相互作用。它主要參與的其實就是引力,所以它應該是有質量的。

而且,主流科學界認為,暗物質粒子很“懶”,這個懶說的其實是它運動得和緩慢。如果從微觀世界中來看溫度,溫度的本質其實是微觀粒子的熱運動。整體上,微觀粒子運動得越劇烈,溫度就會越快,相反,微觀粒子運動得越不劇烈,溫度就越低。

科學家認為,構成暗物質的粒子屬於後者,也就是微觀粒子運動得比較緩慢,屬於溫度比較低的這種情況,所以,如今的暗物質模型被稱為冷暗物質模型。這裡的“冷”指的就是溫度低,“暗”指的就是看不到。看不到的原因其實和它不參與電磁相互作用有關,我們人類其實主要是通過電磁相互作用來觀測的。(只有極少數用引力波觀測)

以上就是科學家對於暗物質的理論分析。可能你要問了,那暗物質有什麼用?

實際上,你可以把它理解成星系的粘合劑。科學家發現,凡是大型的星系基本都有暗物質,如果沒有這些暗物質,這些星系中天體不可能跑得這麼快。如果我們假設這些暗物質突然全消失了,那這些星系中的天體就會沿著軌道切線飛出,也就是說,整個星系就會分崩離析。因此,正是暗物質的存在,才使得星系得以聚合成一個星系。


薛定諤的科學


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,暗能量是假設的,是依據宇宙明物質的澎漲現象假設的,宇宙明物質的澎漲又是依據遙遠巨大天體紅移現象推測的,而紅移波段移動量又是與距離成正比的,既越遙遠的巨大天體波段紅移的量越大,是一個連鎖反應,每一個環節都很重要。宇宙大爆炸留下了後遺症——宇宙大澎漲;依據觀察得到的宇宙波段紅移量與距離成正比,得宇宙大澎漲的速度也應與距離成正比。

宇宙澎漲速度越來越大的趨勢力克服了引力,克服了向心的吸引力而澎漲,而引力只會向心坍塌。宇宙澎漲力越來越快的趨勢不同於引力,,依據不同,科學上假設是暗物質支撐了明物質作離心運動,而離心運動的力是暗能量給的。科學界規定暗物質是均勻分佈的,充填整個宇宙,才起整體支撐作用。暗能量分佈卻不同,發源地是宇宙邊緣,是暗能量多的地方向暗能量少的地方運動,是向心運動。向澎漲力小的地方運動。能量球理論是相反的離心運動,與太陽內能矢向是離心的也剛好相反,構成了宇宙間的複雜運動。暗物質支撐明物質離心而去,暗能量對抗引力向心而來,對明物質暗物質又是一個反推力,阻礙著澎漲運動,一正一反在地球表面真使人難以提摸了。

宇宙到底是怎樣的運動形式,客觀上只能是暗能量的力加上引力,使得宇宙處於收縮狀態;依據這一點,假設的暗能量與澎漲力矛盾,得暗能量的假設不成立,留下計算暗能量的能力讓人去欣賞吧!

在太陽系有一個明太陽,五個暗太陽,在沒有暗能量存在的前題下,剩下的只有引力運動了,得明物質與暗物質之間有引力的作用存在。按萬有引力公式計算,太陽的運行軌跡就會不遵循銀河系引力規律,很大程度上受暗物質近距離的引力影響,影響後會作不規則的軌道運動,如同不規則的小行帶的運動狀態,而太陽客觀上不是這樣,得暗物質不符合客觀存在規律,假設的暗物質客觀上不存在。

假設的暗物質認為是真的了,只屬於在腦海裡存在的東西,暗物質的存在性屬不屬於誤導性的科學,假設提出者極需要一次革命性的觀察,極盼望新的澎漲理論誕生。


蘭天1969飛碟製造專家


暗物質的提出與宇宙大爆炸有關。最初,宇宙只是一個稱為奇點的東西,那時是沒有時間也沒有空間的。奇點發生大爆炸後,時間從零開始了,空間也不斷擴大。宇宙從此高速膨脹,至今還沒有結束,目前還在繼續膨脹。宇宙在膨脹過程中,在宇宙內部,逐漸形成了大大小小的能量漩渦,這些漩渦在引力下聚集,形成了星系、恆星、行星、星雲、星團等等,構成了現在的宇宙模樣。引力是質量產生的。科學家通過研究發現,目前宇宙中的質量不足以使宇宙產生那樣多的引力,使宇宙在最初的快速膨脹中形成目前的宇宙結構,而最不可思意的是,目前的宇宙物質只能產生不足百分之十的引力,那百分之九十的引力則需要百分之九十的物質才能產生。奇怪的是,這百分之九十的物質哪裡去了?有科學家就把這丟失的百分之九十的物質叫做暗物質。現在,全世界的科學家們都在想辦法找這暗物質。中國的科學家也再找,於是中國發射了一顆叫做“悟空”的衛星,希望靠“悟空”的火眼金睛找到暗物質。希望能有所發現!


宇宙是海洋


以上所說的,是我的瞎掰猜想,如說得不好,請多多包涵見諒!謝謝!


踏浪而來37326050


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)


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