五分鐘讓你搞懂:什麼是暗物質

hello,大家好,我是左右,今天,我要跟大家分享的知識是——什麼是暗物質?相信很多看過星際大片的小夥伴都對暗物質這個名號不陌生,什麼暗物質打擊,暗物質清理,暗物質能源,那到底什麼才是暗物質,它又是怎麼被發現的呢?

五分鐘讓你搞懂:什麼是暗物質

其實,暗物質這個東西在科學界還是個迷,倒不是說它存不存在,而是它存在的形似。暗物質,是比電子和光子還要小的物質,不帶電荷,不與電子發生干擾,能夠穿越電磁波和引力場,是宇宙的重要組成部分。為什麼說暗物質是宇宙的重要組成部分呢?是因為啊,在我們的宇宙之中,暗物質佔據整個宇宙質量的百分之二十五,暗能量佔據百分之六十,普通物質,就是我們平常所能看見的東西,僅僅佔據百分之五,所以說,暗物質是組成宇宙的重要部分。可能細心的小夥伴會問,這三種物質不是才組成了宇宙的百分之九十了嘛,那剩下的百分之十是什麼嗎?

這個,不僅筆者不知道,科學家也不知道。宇宙的組成在整個科學界是一個究極話題,很難得出結論。要搞懂所有的物質組成,還是需要未來人類的努力。

說完了暗物質是什麼,現在來說說人類是如何檢測到它的?不是說暗物質是比光子和電子都要小的東西嗎?那它是怎麼被檢測到的呢?

這來源於一場事故,是一場差點令傳統物理學都面臨崩壞的事故。有科學家在觀察宇宙的時候,發現了一個奇怪的現象。星系是繞著星系中心旋轉的【星系:是由許多恆星和氣體還有奇門八怪的物質組成的,銀河系就是一座星系。】像這樣

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像我們小時候過年放的陀螺,四周的亮條在圍繞著中心做圓周運動。但在這個宇宙級陀螺旋轉之中,科學家發現了一個怪事——外部的亮條跟靠近中心的亮條繞著中心旋轉的速度都差不多!

就是這個微不足道的觀察現象,引發了科學界的一場久久不能平息的風波。為什麼這個現象會引起這麼大反應呢?答案是——根據牛頓力學原理,恆星,也就是亮條,在圍繞星系中心做圓周運動的速度,跟星系中心的質量和距離有關,按照萬有引力定律——F=(G×M₁×M₂)/R²

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也就是說,科學家測量出來的星系中心的質量是一定的,距離越遠,恆星的旋轉速度應該越慢!

但實際的觀察結果卻看似狠狠地扇了這個定理一個大嘴巴子。於是,科學家就開始對於牛頓力學,以及經典物理學的真實性產生懷疑。這也就是這場風波的來歷。但在後來,由科學家們提出的暗物質理論,結束了這場風波,牛頓力學沒有錯,觀察結果也沒有錯,錯就錯在,科學家測量出來的星系質量中心是不一定的!暗物質理論提出,在星系之中的組成之中,有著許許多多我們檢測不到的暗物質存在,這些暗物質具有質量,使得靠星系中心稍遠的恆星,能夠做出跟靠近星系中心的恆星,差不多的圓周運動。

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值得一提的是,暗物質到底是不是物質,還是個值得探索的性質,因為現在人們所能觀測到的暗物質,是透過引力透鏡觀察到的。引力透鏡不能觀察到暗物質的真實面貌,只是能看到他們所處的位置。因為根據愛因斯坦的廣義相對論,具有大質量的物體,會壓彎空間,使得光線發生扭曲【像黑洞】。

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在宇宙中暗物質大範圍聚集的地方,就會發生這種現象——光線扭曲,我們可以透過引力透鏡捕捉到發生扭曲的位置,但看不到它的真實面貌。也就是說——暗物質到底是個啥?我們仍舊搞不清楚,只是知道它的存在,然後能推測出它的基本性質而已。要真正接觸到它,仍需要時間和來自科學家們的努力。

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