“暗物质”究竟是什么?听完科学家的解释恍然大悟

“暗物质”是一种不可见物质,这种神奇的物质是宇宙的主要组成部分,人类已知的所有物质都不属于暗物质,如果把宇宙中的物质都加在一起,那么可见物质只有物质总量的15%,剩下的85%都属于暗物质。暗物质最大的特点就是“看不见”,首先,暗物质并不黑,只是这些物质不会参与电磁作用,因此暗物质不会和光发生反应,既不反射也不辐射,所以人类无法用眼睛观察到暗物质。

暗物质不会和电磁作用力产生反应,但是这些物质仍然会产生引力,所以暗物质应该存在一定的质量,并且所有的暗物质的状态都是高度稳定的,至少从宇宙诞生再到现在,星系中的暗物质一直保持着稳定的状态。科学家认为,暗物质应该是一种人类尚未发现的基本粒子组成的,甚至是某种我们还无法理解的物质形态,因为我们无法确定单个暗物质原子的大小和形状,只能根据有限的信息去判断和分析,既然暗物质看不见也摸不着,为什么科学家就认定了暗物质存在呢?

暗物质的前身有很多,比如古希腊哲学家假设的“以太”,还有热力学中的“黑体”,都和暗物质很类似,但是这些物理学概念又不是完全和暗物质一样,只是在一些概念上和暗物质十分相似。科学家目前不能百分百肯定暗物质真的存在,因为人类没有办法观察和研究暗物质,只能从宇宙中的一些现象来侧面推断暗物质存在,因为宇宙中天体的运动存在很多违反引力定律的现象,在宇宙中观察到的数据和人类计算的数据有一定的误差,所以科学家就假设了“暗物质”的存在来解释这些误差。

宇宙中大部分星系的质量和亮度不符合,这代表宇宙中大部分天体结构的主要组成部分是人类看不见的物质。其次,在宇宙中,大质量天体产生的引力会促使小质量的天体运动,最后产生自转和公转等天体现象。月球围着地球转,地球围绕太阳转,而太阳围着银河系中心的黑洞旋转。科学家发现银河系中,距离银河系中心比较远的恒星围绕银心公转的速度要比预测的数值大很多,恒星公转的速度越快,就需要更大的引力来保证这个恒星不会被“甩”出去,但是从理论上看,星系中可见物质产生的引力不足以束缚高速公转的恒星,星系应该“散架”才对。

可是我们的星系仍然可以保持稳定,就算恒星的公转速度要比理论中大很多,这些恒星仍然在老老实实的围绕着银河系中心旋转,这意味着银河系的引力要比我们估算的更大,而最好的解释方式就是在银河系中存在很多我们看不到的物质,这些物质产生的引力稳定住了这些恒星!在爱因斯坦的广义相对论中预言了“引力透镜效应”,在广义相对论中,引力的本质是“时空弯曲”,而在宇宙中一些拥有超高质量的天体附近,时空的扭曲程度会特别高,当光线路过这段扭曲的时空会形成多个影像,这就是神奇的“引力透镜效应”。

引力透镜产生的原因就是物体质量引发的时空弯曲,暗物质同样具备质量,所以在大质量的天体附近可能会聚集更多的暗物质,这些暗物质会加剧引力透镜效应,所以科学家可以根据引力透镜效应产生的图像来分析出这个天体附近的暗物质分布。科学家通过天文望远镜观察遥远天体产生的引力透镜效应已经获得了一些可以直接证明暗物质存在的证据。除非我们的理论存在巨大的漏洞,否则暗物质这种看不见的物质就应该存在。

除了暗能量之外,科学家认为宇宙中还存在大量的“暗能量”,可能就是这些暗能量在驱使着宇宙运动,宇宙不断加速膨胀可能就和暗能量有关,能量和物质的质量其实是等价的,只不过存在的形式不一样,有研究指出,暗物质可能在被不断的消耗,逐步转化为暗能量,这可能会影响到宇宙的未来。关于暗物质和暗能量的研究可以帮助人类完善现有的理论,更重要的是暗物质和暗能量的后续演化很可能和宇宙的未来有关,如果暗物质不断减少,暗能量一种增加,宇宙膨胀的速度越来越快,很可能会导致宇宙“大撕裂”,就像是一个被打了太多气的气球一样炸裂。

2021-04-26 原文

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