暗物质到底是一种怎样的存在?如何通俗的理解?

月亮再亮丶終究冰涼


【定义暗物质】有一种 [物质] 是一切事物运生的“原始萌动”,配位长期的“生存实践蓄积”的必然物质结果,它隐含着:内在的、不可明视的、潜在的、巨大的 [物质] 能量。这种物质为 [暗物质]。

[中和悟道] 2020-02-21




中和先生326


神秘的宇宙势力—暗物质

1915年,爱因斯坦提出了他一生中最伟大的科学理论-广义相对论。广义相对论的提出推测出许多关于宇宙的结论,比如史瓦西通过广义相对论的引力场方程解出黑洞这种天体的存在。而爱因斯坦通过广义相对论推测出宇宙的平均密度必须达到5×10^-30克/立方厘米,这样全宇宙才能保持稳定,后来通过观测得知,宇宙的平均密度只有这个值的1/100而已。

引力让宇宙星系诞生

我们知道,在太阳系中,地球的运行轨道与太阳的引力是息息相关的,而太阳的质量产生引力与地球的离心力正好达到受力平衡才致使地球稳稳的运行在现在的轨道上。但是科学家在观测更大一级别的星系时(比如银河系),发现了一个奇怪的现象,星系中心的恒星的公转速度远远超过了开普勒定律推算的近似值。

太阳系

以上的种种现象及理论推导,引领着物理学家们提出了宇宙中可能存在着一种我们无法观测到的物质。这种物质人类看不见摸不着,但是却实实在在掌控这宇宙的平衡。物理学家们给这种物质起了一个相对于看得见的物质的名字——暗物质。

暗物质到底是什么组成的?

首先来说说我们身边常见的物质, 20世纪到现如今,标准模型的建立统一了物质的三大基本力(电磁力、强力、弱力)同时也表明了组成物质的基本力的种类很多。包括电子、光子、夸克,中微子等基本粒子。

暗物质是当今科学界最大的谜之一

我们为什么能够看得到,摸得着常见的物质呢,因为常见的物质中的电子与光子发生电磁相互作用使我们的眼睛和手都能感受到。而暗物质与其有着显著的区别,暗物质不与光发生电磁相互作用,但是其与与普通的物质相同的特性是都能够形成引力作用。

目前为止,能够确定的是,暗物质占整个宇宙物质成分的26.8%,暗物质的运动速度远远低于光速,暗物质应该是电中性的,同时在银河系周围大量的存在,这些是人类对暗物质的全部了解。当然,科学家们也作出了大胆的推测认为暗物质可能是已知61种基本粒子中的3种中微子和3种反中微子。

宇宙物质组成

探测暗物质到底有什么用?

暗物质和暗能量总共占据着宇宙可观测宇宙质量和能量的95.1%。暗物质未来将与常见的物质分庭抗礼,也是科学家研究的下一个风口。

暗物质虽然现在看起来没有什么用,但是一旦弄清楚暗物质的组成以及特性,将会对人类未来的生活带来根本性改变。就像100多年前的量子力学一样。

暗物质探测器 悟空号

科学的本质其实是永远探知未知,随着中国悟空号暗物质探测器的发射,中国乃至人类对暗物质的研究将更近一步!


徐晓亚然


运用当今科学定义的暗物质和暗能量概念只能了解这二者的某些性质,第①个性质就是观测不到,不反光也不发光,第②个性质就是不参与电磁场的作用,第③个性质就是只参加引力作用。佛学说人类科学如同盲人摸象,的确如此。当今在人类所有文化中只有佛学和易学是全息全貌之学,只有理解宇宙全貌,才能了解暗物质暗能量是什么东西。佛学描述的心本体寂然不动而处于0维空间,感而遂通变化无穷,佛学把无穷变化的现象归纳为一真法界和十法界,在十法界中又分出四圣法界和无色界,色界和欲界。欲界之中由无数单位小世界所组成,每个单位小世界都是由天欲界,人畜界,鬼界及地狱界构成。由易经三维法性空间模型可知,三维空间由八个卦限构成,而八个卦限中的乾坤互根,震巽互根,艮兑互根,离坎互根,八个卦限中少一个卦限,这个单位小世界都不成立,而我们地球人类所在的太阳系只是位于巽卦之内的小小局部时空,人类所观蔡到的所有星系也只不过是无数单位小世界中的巽卦所显之相,单位小世界中的另外七个卦限由于法性(识性)信息不同,其显现出耒的法界就不同,例如:乾卦是四天王天和帝释天的居地,人不可见,只能在禅定中突破局部时空的限制,才能见到。又例如佛经描述的以须弥山为中心的外海之中由人类居住的东西南北四大部洲,隔而不隔,不隔而隔,虽然互不相见,但却都依赖于须弥山的吸引作用维持其存在的,人类可见到须弥山吗?银河系中心的核棒是啥?黑洞?暗物质?暗能量?八个卦限互为其根,就是相互吸引的作用。


悟真实


能!

莫急,我来说说暗物质。据【科普中国】的解释。暗物质(Dark matter)是: “存在于宇宙中的一种不可见的物质,它可能是宇宙物质的主要组成部分,但又不属于目前构成可见天体的已知物质。大量天文学观测中发现的疑似违反牛顿万有引力定律的现象,可以在假设暗物质存在的前提下得到解释。



现代天文学通过天体的运动、引力透镜效应、宇宙的大尺度结构的形成、微波背景辐射等观测结果表明暗物质大量存在于宇宙中,其质量远大于宇宙中全部可见天体的质量总和。结合宇宙中微波背景辐射各向异性观测和标准宇宙学模型(ΛCDM模型)可确定宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%。


目前一种被广范接受的理论认为,组成暗物质的是“弱相互作用有质量粒子”,其质量和相互作用强度在电弱标度附近, 在宇宙膨胀过程中通过热退耦合过程获得目前观测到的剩余丰度。此外,也有假说认为暗物质是由其他类型的粒子组成的。”

通俗的讲暗物质是:

1、暗物质是客观存在;

2、暗物质肉眼不可见;

3、暗物质不带电荷,自身不发射电磁辐射,也不与电磁波相互作用。它能像幽灵一样穿过障碍物,然后不着边际的从你身边飘走。目前只能通过引力产生的效应,观察到大量暗物质。

4、暗物质可能由能够发生“弱相互作用力”而尚未发现的有质量的粒子组成。

延伸阅读: 暗物质和暗能量被认为是笼罩在21世纪物理学天空上的两朵“乌云”。美国科学家在一份报告中列出了21世纪要解答的11个科学问题,其中“什么是暗物质”被列在第一位。


目前科学界公认,揭开暗物质之谜将是继日心说、万有引力定律、相对论及量子力学之后的又一次重大飞跃,将带来物理学的又一次革命。


回到题主的问题:“如何用通俗易懂的话解释下暗物质?” 我的想法是,暗物质虽然看不见却可以摸得到。就好比盲人,他眼睛盲了,但他可以听到、可以摸到,可以感受到这个世界的各种物质的存在。我们的眼睛虽然可以借助先进的望远镜观测宇宙天体,但是我们的眼睛还是不够高明,它还需要借助更先进的仪器。可以预见的是在不久的未来,我们人类一定可以造出更先进的仪器,它可以帮助我们看到现在暂时看不到的物质。


题外话,如有得罪敬请见谅!

我拜读了前面几位作者的回答,感到不太满意。有的说暗物质就像鬼一样,能听到声音,却看不到鬼。大家知道鬼根本就不存在,而暗物质是真实存在的,把暗物质比喻成鬼不太严谨吧?还有用佛学的、用道学的理论来解释暗物质,看起来更是十分好笑,还不如把暗物质比喻成鬼呢。

暗物质虽然神秘,但是科学家已经证明它的存在。下一步就靠我们国家发射的暗物质粒子探测卫星“悟空”大显身手。

中国的诺贝尔奖都靠“悟空”了,拜托了悟空。


嘤其


奇怪的天文学现象

如果你要问,如今对哪些现象的研究,可以大大加快科学理论的进程,那一般来说会有这么几个,它们分别是:暗物质、暗能量、引力波、中微子、希格斯玻色子等等。如今,各国也在大力发展这些领域的研究。

在这种领域当中,暗物质是已经有比较靠谱的理论,只是要验证理论比较困难。而中微子、希格斯玻色子、引力波则是需要实验物理学家进一步提高设备精度,获取更多的信息并继续迭代如今的理论。而暗能量则是完全的“混乱”,在学术界有数不清楚的“暗能量”假说,但具体哪个靠谱,一时半会都很难会有结果。

今天,我们就先来聊一聊:暗物质到底是什么?

首先,暗物质到底存在不存在?这件事情目前来看,科学家是确定它的存在,但并不是说它就一定是存在,在某程度上说,如果现在的引力理论,也就是广义相对论出现一些瑕疵,就有可能导致暗物质的分析是有误的。不过,这都是后话了。

不过,我们可以先下一个定义,暗物质其实是指一类现象。那这类现象到底是什么呢?

话说,在上个世纪30年代,两位天文学界的大神都发现了一些和目前引力理论不匹配的现象,这个现象归结起来就是说,星系中的恒星按理论来说,应该是距离星系中心越近的天体,运动速度越快,距离越远的,速度越慢。可实际观测下来,科学家发现,星系周围的天体并不符合这样的规律,距离星系中心比较远的天体,依然可以跑得很快。

可我们要思考一个问题,如果距离星系中心远的天体速度远比理论值更高,这就说明所需要牵引住它的引力就越大。可能这并不太好理解,我们可以举个例子,如果你有个有线的耳机,这时候你把它甩起来,你就会发现,当然你甩的越快时,你所需要的拉住耳机的力就越大,否则耳机就会被你甩出去。

太阳系在银河系当中,按照理论计算,科学家发现太阳系绕着银河系质心的运动速度应该是160km/s,但实际的观测的结果却是240km/s。

所以,一定是存在着某种物质提供了额外的引力,拉着了太阳系,否则按照目前的计算,如果以240km/s的速度运动,太阳系一定会被甩出去。于是,科学家假设了存在一种我们看不见的物质,它提供了额外的引力,并且把它命名为:暗物质

暗物质到底是什么?

上世纪50年代前后,科学家利用大型对撞机,撞出了100多种粒子,同时他们还发现了宇宙中存在着4种作用力,分别是强相互作用,弱相互作用,电磁相互作用,引力。于是,科学家将这些粒子以及四大作用中的强相互作用,弱相互作用,电磁相互作用统一了起来,建立了粒子物理学标准模型。而暗物质呢?

目前科学家认为,构成暗物质的粒子不属于这个模型中的任何一种粒子。也就是说,暗物质不会参与到电磁相互作用,强相互作用,仅有微乎其微的概率可能发生弱相互作用。它主要参与的其实就是引力,所以它应该是有质量的。

而且,主流科学界认为,暗物质粒子很“懒”,这个懒说的其实是它运动得和缓慢。如果从微观世界中来看温度,温度的本质其实是微观粒子的热运动。整体上,微观粒子运动得越剧烈,温度就会越快,相反,微观粒子运动得越不剧烈,温度就越低。

科学家认为,构成暗物质的粒子属于后者,也就是微观粒子运动得比较缓慢,属于温度比较低的这种情况,所以,如今的暗物质模型被称为冷暗物质模型。这里的“冷”指的就是温度低,“暗”指的就是看不到。看不到的原因其实和它不参与电磁相互作用有关,我们人类其实主要是通过电磁相互作用来观测的。(只有极少数用引力波观测)

以上就是科学家对于暗物质的理论分析。可能你要问了,那暗物质有什么用?

实际上,你可以把它理解成星系的粘合剂。科学家发现,凡是大型的星系基本都有暗物质,如果没有这些暗物质,这些星系中天体不可能跑得这么快。如果我们假设这些暗物质突然全消失了,那这些星系中的天体就会沿着轨道切线飞出,也就是说,整个星系就会分崩离析。因此,正是暗物质的存在,才使得星系得以聚合成一个星系。


薛定谔的科学


关于暗物质,自从上次我们国家悟空探测器的发现,暗物质开始被我们所熟知。不过,实际上暗物质的概念在上世纪就已经被提出来了。那具体是咋回事呢?

多余的引力?

上世纪30年,就有科学家发现,星系周围的恒星跑得比理论计算的快,就拿我们太阳系来说,如果按照理论计算,应该是160km/s,但是实际观测的结果却是220km/s。(这里所谓的理论,就是以牛顿的万有引力为基础的理论。

不仅仅是太阳,其实类似的情况是十分普遍的。很多星系的恒星都跑得要比理论值快得多得多,当时也引起了很多科学家的疑问。

恒星跑得快也就算了,但问题是,“跑得快”这件事并不简单。如果我们试想一下这样一个场景,你拿着一个有线的耳机,然后开始甩起来,让耳机绕着手指做圆周运动。如果你甩的越快,实际上你所需要要拽住耳机的力气就越大。类似的事情其实也发生在奥运会赛车上,有一个项目叫做链球,如果运动员把链球甩起来的速度越快,那所需要拉住这个链球的力就越大。因此,这种“异常的高速”预示着多余的引力存在。

暗物质

为了解决这个问题,物理学家不得不假设“暗物质”的存在。为什么要做这样的假设呢?

其实我们只要思考一下,我们是如何观测物理现象的就可以。在宇宙中,目前我们已知的存在四种作用力,分别是强相互作用,弱相互作用,引力,电磁相互作用。

强相互作用和弱相互作用其实都是在原子核的层面上。也就是说,日常生活中,除了引力之外,剩余的都是电磁相互作用,我们熟悉的弹力,摩擦力等都属于电磁相互作用。甚至是我们观测宇宙中的物理学现象都是如此。具体来说是这样的,在宇宙中某个天体发出电磁波(光子),经过漫长的传播到达地球,然后被地球附近以及地球上的探测器所捕捉到,这时候我们也就得知了某个地球存在这某个天体。所以,我们能够看到东西或者观测到东西,是需要现象或者物体自身要发光。

而暗物质很奇葩,它其实不参与到电磁相互作用当中,因此,我们并不能观测到暗物质的存在。不仅如此,根据目前的研究来看,暗物质在宇宙中的占比比已知物质还要多,是已知物质的5倍左右。

但由于它自身属性的缘故,使得暗物质粒子时时刻刻在穿过我们的身体,但我们不得而知。这一点有点类似于“上帝粒子”中微子的感觉。

因此,想要不被人类所观测到的办法就得不参与电磁相互租用。而这也是暗物质最大的特点。除了这个特点之外,暗物质还有啥特点呢?

暗物质有

基于上文的讲解,我们大致对暗物质有一定的了解。我们要知道,如果暗物质并不存在,那这时候的银河系应该是会散架的。这是因为需要一下子减少5/6的引力。如果我们换个角度来看这个问题,我们就会发现,早期的星系形成其实暗物质应该占到了大头,否则星系应该是无法形成的。因此,我们可以认为暗物质其实是星系形成过程中起到了十分关键的作用,也就是说,暗物质实际上是星系的粘合剂。


钟铭聊科学


暗物质,暗能量是假设的,是依据宇宙明物质的澎涨现象假设的,宇宙明物质的澎涨又是依据遥远巨大天体红移现象推测的,而红移波段移动量又是与距离成正比的,既越遥远的巨大天体波段红移的量越大,是一个连锁反应,每一个环节都很重要。宇宙大爆炸留下了后遗症——宇宙大澎涨;依据观察得到的宇宙波段红移量与距离成正比,得宇宙大澎涨的速度也应与距离成正比。

宇宙澎涨速度越来越大的趋势力克服了引力,克服了向心的吸引力而澎涨,而引力只会向心坍塌。宇宙澎涨力越来越快的趋势不同于引力,,依据不同,科学上假设是暗物质支撑了明物质作离心运动,而离心运动的力是暗能量给的。科学界规定暗物质是均匀分布的,充填整个宇宙,才起整体支撑作用。暗能量分布却不同,发源地是宇宙边缘,是暗能量多的地方向暗能量少的地方运动,是向心运动。向澎涨力小的地方运动。能量球理论是相反的离心运动,与太阳内能矢向是离心的也刚好相反,构成了宇宙间的复杂运动。暗物质支撑明物质离心而去,暗能量对抗引力向心而来,对明物质暗物质又是一个反推力,阻碍着澎涨运动,一正一反在地球表面真使人难以提摸了。

宇宙到底是怎样的运动形式,客观上只能是暗能量的力加上引力,使得宇宙处于收缩状态;依据这一点,假设的暗能量与澎涨力矛盾,得暗能量的假设不成立,留下计算暗能量的能力让人去欣赏吧!

在太阳系有一个明太阳,五个暗太阳,在没有暗能量存在的前题下,剩下的只有引力运动了,得明物质与暗物质之间有引力的作用存在。按万有引力公式计算,太阳的运行轨迹就会不遵循银河系引力规律,很大程度上受暗物质近距离的引力影响,影响后会作不规则的轨道运动,如同不规则的小行带的运动状态,而太阳客观上不是这样,得暗物质不符合客观存在规律,假设的暗物质客观上不存在。

假设的暗物质认为是真的了,只属于在脑海里存在的东西,暗物质的存在性属不属于误导性的科学,假设提出者极需要一次革命性的观察,极盼望新的澎涨理论诞生。


兰天1969飞碟制造专家


暗物质的提出与宇宙大爆炸有关。最初,宇宙只是一个称为奇点的东西,那时是没有时间也没有空间的。奇点发生大爆炸后,时间从零开始了,空间也不断扩大。宇宙从此高速膨胀,至今还没有结束,目前还在继续膨胀。宇宙在膨胀过程中,在宇宙内部,逐渐形成了大大小小的能量漩涡,这些漩涡在引力下聚集,形成了星系、恒星、行星、星云、星团等等,构成了现在的宇宙模样。引力是质量产生的。科学家通过研究发现,目前宇宙中的质量不足以使宇宙产生那样多的引力,使宇宙在最初的快速膨胀中形成目前的宇宙结构,而最不可思意的是,目前的宇宙物质只能产生不足百分之十的引力,那百分之九十的引力则需要百分之九十的物质才能产生。奇怪的是,这百分之九十的物质哪里去了?有科学家就把这丢失的百分之九十的物质叫做暗物质。现在,全世界的科学家们都在想办法找这暗物质。中国的科学家也再找,于是中国发射了一颗叫做“悟空”的卫星,希望靠“悟空”的火眼金睛找到暗物质。希望能有所发现!


宇宙是海洋


以上所说的,是我的瞎掰猜想,如说得不好,请多多包涵见谅!谢谢!


踏浪而来37326050


没有人见过的暗物质,听起来就像是幽灵一样。直到今天,天文学家和物理学家仍在探讨它们是否存在。要想回答这些我们还不能直接探测到的物质的存在,显然是困难的、粗浅的。

1933年,美国加州理工学院的瑞士天文学家茨维基(Fritz Zwichy)最早提出证据推断暗物质的存在。他用多普勒效应测定后发座星系团(Coma Cluster)中各处的旋转速度,发现中央向外天体转速并不减少。根据牛顿万有引力定律,在这个星系团中一定存在着我们没有考虑到的因素。由于没有证据说明除了引力之外还有其他的力可以对星系结构发生影响,则唯一合理的解释就是,在该星系团的周围存在着看不见的“暗物质”。它们包围着星系,像一只巨大的晕轮,而且看不见的物质要比看得见的恒星、气体云等多上百倍。
我们的太阳系可不是这样的,太阳系中99%的质量集中在太阳上,不发光的行星、彗星总共不足1%;离太阳近的行星公转得快,如水星的轨道速度是48公里/秒,而远处的冥王星转速慢,只有4.7公里/秒。因此当时几乎没有人相信茨维基。

到了上世纪70年代,美国天文学家薇拉·罗宾(Vera Rubin)根据天体运动状态建立了星系运动计算机模型,可以非常准确地预测出观测到的太阳系的真实运动。但她在预测其他星系运动时却出乎意料地失败了。罗宾测量了60多个与银河系相似的星系旋转速度,得出与茨维基相同的结论。

射电天文学家测量星系外围射电气体云的转速,表明也有许多暗物质,其质量远超过稀薄的的气体云。如果在计算机程序中加入代表这些暗物质的参数,就可以准确地预测星系的真实运动。这样一来,暗物质的存在似乎变得不容质疑了。
那么唱宇宙总质量主角的暗物质到底是什么?

天文学家煞费苦心地猜想,迄今没有令人满意的答案。如果暗物质与我们已知的普通物质一样,也是由原子组成的,银河系中就该有100亿个黑洞;但即使有这么多黑洞,宇宙中元素的比例也应与现在所知的大不相同。要不就是每个恒星周围有大量行星,例如太阳系中就该有一万个木星,但这么多行星中只要有几个质量再大100倍,就会发生核聚变而发光,也就不是暗物质了。

由此,有学者假设,牛顿动力学理论应用于远距离时应作修正,但目前尚无法验证。

物理学家猜想,暗物质很可能不是原子,甚至不是质子、中子组成的,而是中微子,或是假设中的“轴子”(axion)、惰性中微子(sterile neutrino)、或“弱相互作用有质粒子(WIMPs)。它们或许还有点状的neutralino(超对称理论预言的中性粒子,比质子重100~500倍)和延展的Q-ball(超夸克或超轻子的集合)等不同类型。检测这些粒子的实验正在完善中。

根据已有的发现,暗物质可能聚集在我们星系的周围,并像普通的恒星、行星和星际尘埃那样运动。科学家目前的研究认为,暗物质多达宇宙物质的约85%,这意味着我们看到的数以千计的恒星物质只占宇宙总物质质量的约15%。


既然暗物质不能发光发热,我们又如何确认它们呢?

天文学家表示,根据星系的运动,暗物质必然有质量,会受到引力的影响。它们很可能存在于星系的晕轮之中,并且可能是成团的和高密度的。他们自称是在寻找MACHOs(Massive Astro-physical Compact Halo Objects),即晕内大质量高密度天体。

根据爱因斯坦理论,光线在传播途中经过大质量物体的附近,会使光的传播路线发生弯曲,甚至还能计算出光线弯曲程度的大小。这一成果引发了搜寻MACHOs研究者的灵感:如果在星光经过的地方有足够的暗物质存在,那么相关的恒星看起来会更亮一些,这是符合逻辑的。


恒星的光线在传播途中经过一块块暗物质,暗物质的引力会使光线一次次地折弯,这样就使得一些其传播方向不是朝向地球的光线也到达了地球上,恒星看起来就亮得多。这种现象被称为“引力透镜效应”。

MACHOs研究团队发现,有些实际的观测目标很符合理论预测中的对象,获得了许多很有说服力的暗物质存在的证据。这种由星系团产生的引力透镜效应,只有在很多暗物质存在的情况下才能被解释。现在,暗物质的假设已被学界广泛认可。
虽然迄今也未见到暗物质的真相,天文学家已经在思考暗物质的巨大份量对宇宙演化的影响。我们的宇宙目前正在膨胀中,如果宇宙中有大量的暗物质,那么宇宙或许会重新收缩;而如果暗物质不多,宇宙或许会继续膨胀。这是一个宇宙演化最终归宿的最基本问题。

2015年12月,我国发射了首颗暗物质粒子探测器(Dark Matter Particle Explorer)“悟空号”科研卫星,致力于寻找暗物质。科学家们将努力探索解开暗物质之谜,谜底揭开之日,就是科学跃上新台阶之时。

(谢谢阅读)


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