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什么是“暗物质”和“暗能量”?
暗物质和暗能量是宇宙学中重要的概念。
暗物质是一种无法直接观测到的物质,它通过其引力作用影响宇宙中大尺度结构的形成和演化。
虽然我们不能直接看到暗物质,但它对宇宙的影响是巨大的,它占据了宇宙总质量的绝大部分,是宇宙中重要的组成部分。
至今,科学家们仍在努力寻找暗物质的直接证据以及其具体性质。
暗能量是另一种宇宙中未知的成分,它被认为是推动宇宙加速膨胀的力量来源。
与暗物质相似,我们也不能直接观测到暗能量,只能通过其产生的效应来推测其存在。
暗能量在宇宙中分布均匀,且其性质极为特殊,具有负压力,能够推动宇宙不断地加速膨胀。
目前,关于暗能量的本质以及其在宇宙中的具体作用机制,科学家们还在进行深入研究。
详细解释:
暗物质的存在是通过其引力作用对宇宙的影响来推测的。
在大尺度结构上,如星系旋转、引力透镜效应等现象,都暗示了暗物质的存在。
尽管我们尚未发现能直接证明暗物质存在的实物粒子,但科学家们通过多种手段推测,暗物质可能由弱相互作用粒子构成,具有极强的隐蔽性。
而暗能量的发现则源于对宇宙膨胀现象的研究。
观测发现,宇宙的膨胀正在加速进行,这种加速现象无法仅通过已知的物质和能量形式来解释。
因此,科学家们提出了暗能量的概念,认为它是一种推动宇宙加速膨胀的神秘力量。
对于暗能量的本质,科学家们提出了多种假设和理论,但仍未有定论,这一领域仍然是现代宇宙学研究的热点。
什么是暗能源?
宇宙学中,暗能量是某些人的猜想,指一种充溢空间的、具有负压强的能量。
按照相对论,这种负压强在长距离类似于一种反引力。
如今,这个猜想是解释宇宙加速膨胀和宇宙中失落物质等问题的一个最流行的方案。
暗能量主要有两种模型:宇宙学常数(即一种均匀充满空间的常能量密度)和quintessence(即一个能量密度随时空变化的动力学场)。
区分这两种可能需要对宇宙膨胀的高精度测量和对膨胀速度随时间变化更深入的理解。
因为宇宙膨胀速度由宇宙学物态方程来描写,所以测量暗物质的物态方程是当今观测宇宙学的最主要问题之一。
暗能量它是一种不可见的、能推动宇宙运动的能量,宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量来推动的。
之所以暗能量具有如此大的力量,是因为它在宇宙的结构中约占73%,占绝对统治地位。
暗能量是近年宇宙学研究的一个里程碑性的重大成果。
支持暗能量的主要证据有两个。
一是对遥远的超新星所进行的大量观测表明,宇宙在加速膨胀。
按照爱因斯坦引力场方程,加速膨胀的现象推论出宇宙中存在着压强为负的暗能量。
另一个证据来自于近年对微波背景辐射的研究精确地测量出宇宙中物质的总密度。
我们知道所有的普通物质与暗物质加起来大约只占其1/3左右,所以仍有约2/3的短缺。
这一短缺的物质称为暗能量,其基本特征是具有负压,在宇宙空间中几乎均匀分布或完全不结团。
最近WMAP数据显示,暗能量在宇宙中占总物质的73%。
值得注意的是,对于通常的能量(辐射)、重子和冷暗物质,压强都是非负的,所以必定存在着一种未知的负压物质主导今天的宇宙。
宇宙的运动都是旋涡型的,所以暗能量总是以一种旋涡运动的形式出现。
所以,在暗能量的旋转范围内能形成一种旋涡场,我们称之为暗能量旋涡场,简称为旋涡场。
我们用En来表示太阳系的暗能量,用Ep来表示物质绕太阳系中心运动的总动能。
当En=Ep时,太阳系旋涡场处于平衡状态,它既不会膨胀也不会收缩。
但当En衰退时,太阳系旋涡场就会收缩,太阳系中所有的行星就会向太阳靠近。
要提及暗能量,我们不得不先提及另外一个和它密切相关的概念——暗物质,之所以将其称之为暗物质而不是物质就是因为它与一般的普通物质有着根本性的区别。
普通物质就是那些在一般情况下能用眼睛或借助工具看的见、摸得着的东西,小到原子、大到宇宙星体,近到身边的各种物体远到宇宙深处的各种星系。
普通物质总是能与光或者部分波发生相互作用或者在一定的条件下自身就能发光、或者折射光线,从而被人们可以感知、看见、摸到或者借助仪器可以测量得到,但是暗物质恰恰相反,它根本不与光发生作用更不会发光,因为不发光又与光不发生任何作用,所以不会反射、折散或散射光即对各种波和光它们都是百分之百的透明体!所以在天文上用光的手段绝对看不到暗物质,不管是电磁波、无线电还是红外射线、伽马射线、X射线这些统统都毫无用处,故尔不被人们的感知所感觉也不被目前的仪器所观测,故此为了区分普通物质和这种特殊的物质而将这种特殊的物质称之为“暗物质”。
暗能量是什么?
暗能量,这个宇宙学中的神秘概念,被设想为一种充斥空间、具有负压强的能量,它在长距离上类似反引力,成为解释宇宙加速膨胀和缺失物质的关键理论。
几十年前,哈勃的观测揭示了星系远离我们的现象,这与引力减速膨胀的预测相悖。
1998年的超新星观测则证实了宇宙膨胀加速,像是真空空间的“力量”将物质分开,且这种力量随宇宙扩大而增强,暗能量由此成为焦点。
暗能量的两种主要模型是宇宙学常数和动力学场quintessence。
精确测量宇宙膨胀速度及其随时间的变化,是理解暗能量性质的关键。
暗能量的存在主要通过两个证据支持:一是超新星观测显示宇宙加速膨胀,二是微波背景辐射的研究揭示了物质密度的短缺,暗能量填补了这一空白,占据宇宙约73%的比例,压强为负,均匀分布在宇宙空间。
暗能量并非物质,它不与光互动,也不发光,形成一种与普通物质截然不同的特性,因此被称为暗物质的补充,即暗能量。
太阳系的运动也受暗能量影响,当暗能量与物质运动能量相平衡时,宇宙保持稳定。
然而,暗能量的独特性在于它更像是能量的体现,而非物质,只能通过理性的预测感知其存在,而无法直接观察。
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