暗货家族的暗物质是如何发现的暗物质是

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暗物质究竟是怎样的一种存在?现有的物理理论告诉我们宇宙存在暗物质存,或者说科学家们希望暗物质们确实存在。目前我们对于暗物质的理论定义是通过天文观测推断出来的,这是一种可能存在于宇宙中的却不可见的物质,与反物质是完全不同的。这就是我们将它命名为暗物质的原因。科学家们为了探索物质的结构,追溯世界的本质,提出了很多的理论假说,也建立了很多理论模型。从古希腊的原子论,中国古代的五行说,到现代物理学中的行星模型电子云模型还有夸克模型。从门捷列夫发现的元素周期表到标准模型中的基本粒子表。对于宇宙中的所有物质,我们自认为是各个层次都已经了解得差不多了,然而最新的天文观测结果却给了我们当头一棒,物理学家们忙活了几百年,却发现我们所研究分类的所谓“物质”竟然只占据宇宙整个组成成分的5%都不到。宇宙中超过95%的东西都是暗货家族的,他们分别是暗物质与暗能量。这两个家伙不像普通物质那样对电磁波有所反应。我们平时所熟悉的普通物质无论藏身于何处,光线一照射就现出原形了,即使是普通灯光看不见,我们还有紫外线,红外线,X射线,伽马射线等各种频率的无线电波,现代科技赋予了我们种种观测手段。但是面对暗物质与暗能量,我们所有的手段都变成了摆设。既然我们看不见所谓的暗物质与暗能量,那又是如何知道它的存在的呢?这是因为它们具有万有引力的作用,他们逃过了光波的追踪却逃不过引力的束缚,这就是人们如何通过其他的方法看见暗物质的方法。虽然到目前为止引力子还未发现,引力本社牛市个大谜题,但是它的理论却和两位大师的名字联系在了一起,第一位就是牛顿老爵爷,牛老爵爷发现了万有引力定律,第二就是爱因斯坦爱大爷,爱因斯坦的广义相对论将引力与时空的几何性质联系在了一起,年,爱因斯坦向普鲁士科学院提交了一篇名为“引力场方程”的论文,凭借这篇划时代的论文,一年后爱因斯坦向全世界宣布了广义相对论的诞生。广义相对论的中心思想可以用著名物理学家约翰惠勒的名言来概括:“物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动”。这句话的意思是因为物质的存在时空是弯曲的,而因为时空的弯曲又影响到了物质的运动,这也说明了广义相对论和牛顿引力理论的不同。比如说,太阳附近的天体将绕着太阳所在的位置运动,如何解释这种现象呢?牛顿告诉我们因为你小天体被太阳施加的万有引力所吸引,而按照广义相对论的解释,是因为太阳的巨大质量使得它周围的时空发生了弯曲,小天体按照时空弯曲的轨道在运行而已。广义相对论所描述的时空弯曲现象只在天体或者星系运动这种大尺度范围内才有明显的观测效应。近年来,随着科学的进步,观测方法的改进,宇宙学中的大爆炸理论,黑洞理论,宇宙膨胀这些与广义相对论密切相关的领域都取得了丰硕的成果,这些成果既为证实广义相对论提供了数据,也向现有的理论提出了许多新的问题与挑战,而暗物质与暗能量就是其中之一。早在年,暗物质就由荷兰天文学家杨奥尔特提出来了,奥尔特星云就是以他命名的,他最主要的成就就是计算出了银河系的自转公式。同时还有另外一位天文学家兹威基在年他对星系团的研究中也推论出了暗物质的存在。他们两提出了暗物质的存在,而最新的观测数据只是证实了这两位的推论。暗物质的存在最有力的证据有两点,第一是星系的自转问题,第二就是引力透镜现象。其中星系自转问题是由美国的女天文学家薇拉鲁宾观测星系时首先发现和研究的,她在研究星系自转速度曲线时发现,星系内远处的恒星具有的速度要比理论值高出很多,恒星的速度越大,拉住它所需要的引力就越大,那这些额外的引力是从哪里来的呢?人们就假设这份额外引力就是来自于星系中的暗物质,天文学家在研究我们所处的银河系时,也发现了他的外部区域存在着大量的暗物质。银河系的形状像一个大磁盘,对可见物质的观察表明其直径大约为10万光年,根据引力理论靠近星系中心的恒星应该移动的比边缘的星体更快,然而天文观测却发现,位于内部和边缘的恒星的线速度竟然相同,这表明银河系的外盘存在着大量的暗物质,这些暗物质形成一个半径是50万光年的暗环,直径是可见直径10万光年的10倍。暗物质的引力作用也符合广义相对论,因而也能造成时空弯曲,光线透过弯曲的时空后会发生偏折类似于光线在引力透镜中的“折射”现象,根据这个原理,爱因斯坦最先剔除了“引力透镜”的设想,因而又被叫做“爱因斯坦的望远镜”。兹威基在年曾提出,有暗物质的星团,可以作为实现引力透镜的最好媒介。可显而知,由于暗物质较为均匀地分散在星系中,这样形成的“透镜”肯定要比密集的星体形成的“透镜”的质量要好得多。虽然理论早就提出了,但是直到年,这种引力透镜的效应才在天文观测中获得证实,也就是说暗物质对光线并没有直接反映,既不吸收也不反射,这点表明了它们不能被看见的“暗”性质,但是暗物质却能通过引力效应间接影响到光的传播,使光线弯曲成为引力透镜的“介质”。众所周知,望远镜的发明对天文观测十分重要,因为人眼观测到的范围实在有限,可谁能想到大自然造就为我们造好了许多天文尺寸的望远镜,只等我们去发现并运用这种神奇的引力透镜现象。那这个望远镜对我们有什么作用呢?天文学家们观测遥远的星系有助于研究宇宙的演化过程,因为我们接收到的是这些星系无数年前发出来的光,所以从某种意义上来说,观测遥远的内心戏就相当于观察到了宇宙的一部分过去。比如说根据大爆炸理论,我们的宇宙起源于.2亿年前,那么我们观测到距离我们亿光年以外的天体实际上看到的就是该天体亿年前的情况,那就是宇宙38亿岁的部分模样了。这就是引力透镜的一个作用。好了,暗物质说完了,接下来小编会和大家聊聊暗货家族的另一个成员“暗能量”,喜欢的朋友可



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