在这一片漆黑的“虚无”中，或许隐藏着宇宙最深层次的秘密

Arcman

在这一片漆黑的“虚无”中，或许隐藏着宇宙最深层次的秘密

原创
2017-11-05
Alex Yuan
中科院物理所

                               
登录/注册后可看大图

不过在上一期的评论区中

小编发现大家似乎混淆了两个概念

暗物质 和 反物质

                               
登录/注册后可看大图

所以今天我们就和大家简单聊聊

神秘的暗物质和暗能量

首先说明一点

这两个概念其实并没有什么联系

不过它们的量确实很大

                               
登录/注册后可看大图

正如前面评论区朋友说的那样

宇宙中“正常物质”的含量只有4.9%

而暗物质占据了26.8%

暗能量更是达到了惊人的68.3%

                               
登录/注册后可看大图

尽管数量庞大

但是至今人们都没有直接观测到

暗物质和暗能量的存在

对它们的了解也少之又少

这也正是前面我说“简单聊聊”的原因

                               
登录/注册后可看大图

我们先来说说暗物质

为什么科学家会引入“暗物质”这个概念？

很显然是因为正常物质不够了

天文学家在观测星系的运动时

发现根据所有能观测到的质量分布

计算得出的结果和实验观测相去甚远

                               
登录/注册后可看大图

只有重新引入一些观测不到的质量分布

才能使结算结果与观测相吻合

这些观测不到的东西就是暗物质

                               
登录/注册后可看大图

暗物质不能发生电磁相互作用

所有的电磁观测手段对它都是失效的

而暗物质能够参与引力相互作用

所以某种程度上我们可以对它进行探测

                               
登录/注册后可看大图

我们都知道

根据爱因斯坦的广义相对论

光线会收到大质量星体的影响而偏折

就好像经过透镜发生了折射

而光的折射是可以成像的

引力导致的光线偏折也可以成像

这就是著名的引力透镜

                               
登录/注册后可看大图

我们初中就学过关于透镜成像的知识

如果知道了物和像的性质

就可以反推出透镜的参数

同样的道理

我们可以根据引力透镜的观测结果

反推出空间质量的分布

再与电磁观测的结果对照

就可以得出可能的暗物质的分布

                               
登录/注册后可看大图

暗物质究竟是什么

现在还是一个谜

我们只能知道暗物质不是什么

它不是没有恒星的普通物质云

不是反物质

也不是黑洞的组成成分

除了能参与引力作用并且数量很庞大外

我们其实还一无所知

10月31日是国际暗物质日

近期各地都举办了相关的科普活动

感兴趣的朋友可以去了解并参与

                               
登录/注册后可看大图

相比于暗物质

我们对暗能量的了解更少

1929年

天文学家哈勃发现了

遥远星系的光谱有红移现象

并且越遥远的星系红移越厉害

                               
登录/注册后可看大图

红移意味着波长变长

类比声波的多普勒效应

我们可以推测出

遥远的星系正在远离我们

                               
登录/注册后可看大图

而且由于越遥远的星系红移越厉害

这意味着距离越远

远离的速度反而会越快

哈勃红移便是宇宙膨胀的证据

                               
登录/注册后可看大图

不过宇宙中的星系结构

主要还是依靠万有引力维持的

万有引力是吸引力

不是排斥力

因此先前科学家们预测

宇宙最终会在万有引力的作用下

汇聚到一起坍缩

                               
登录/注册后可看大图

而观测结果却显示宇宙在加速膨胀

加速膨胀的能量来源于哪里

答案便很可能是暗能量

                               
登录/注册后可看大图

现代天文学的研究认为

爱因斯坦广义相对论中的

宇宙学常数

与暗能量有着紧密的关联

                               
登录/注册后可看大图

然而有趣的是

然而爱因斯坦当年却认为

引入宇宙学常数是他“一生中最大的错误”

或许这就是大佬吧

                               
登录/注册后可看大图

直到现在

我们对暗物质和暗能量的了解

还是仅仅停留在假设阶段

没有任何的直接实验观测来证实

还有许多的未解之谜

甚至可以说全部都是未解之谜

                               
登录/注册后可看大图

或许在这“虚无”的背后

隐藏着宇宙

最深层次的秘密

素材来源：https://youtu.be/QAa2O_8wBUQ