暗物质是什么

背景概述:

科学家观察宇宙后发现,按照现有理论计算发现,现有宇宙中的物质不足以支持整个宇宙按照现在的模式运转。最著名的证据就是目前可以观测到的恒星系中,距离星系中心越远恒星运行速度越快。为了解释这些现象,科学家引入了暗物质这个概念,按照科学家推测,已知的暗物质属性仅仅包括有限的几个方面:

(1)暗物质参与引力相互作用,所以应该是有质量的,但单个暗物质粒子的质量大小还不能确定。

(2)暗物质应是高度稳定的,由于在宇宙结构形成的不同阶段都存在暗物质的证据,暗物质应该在宇宙年龄(百亿年)时间尺度上是稳定的。

(3)暗物质基本不参与电磁相互作用,暗物质与光子的相互作用必须非常弱,以至于暗物质基本不发光;暗物质也基本不参与强相互作用,否则原初核合成的过程将会受到扰动,轻元素丰度将发生改变,将导致与当前的观测结果不一致。

(4)通过计算机模拟宇宙大尺度结构形成得知,暗物质的运动速度应该是远低于光速,即“冷暗物质”,否则我们的宇宙无法在引力作用下形成观测到的大尺度结构。(来自百度百科)


(本文无详实参考资料,仅为平日科普学习所积累知识总结、推演,不足以作为科普作品阅读,仅供娱乐)


旗舰:也就是说,你能感受到那里有巨大的引力,但却看不见那里有什么东西。这是科学家推测关于暗物质的最重要的性质,根据当前已有科学知识来说,只有黑洞可能符合上述表述。而且黑洞也并非看不见,目前也已经拍到了黑洞的照片。

谜之音:所以你写这个文章是想介绍暗物质?

旗舰:并不只是如此,最近我关于暗物质和相对论产生了许多思考,今天更是关于暗物质有了一些神奇的想法。所以打算用对话体的方式记录下来。如果有人看到了一定看清楚上面的声明。本作并非正经科普文章,所有结论都未经过严格的推理计算,所有论据都未必准确,仅供参考。那么我本人,旗舰,就作为本文中的主要回答问题的方面。

谜之音:我就作为开启话题的发问工具人。那么好,关于暗物质你有什么想说的呢?

旗舰:有关于暗物质其实有很多种说法,暗物质本身其实是为了解决星系中星体运动速度问题的一个假说。其实也有一种可能就是星系尺度下相对论和牛顿万有引力定律并不适用,需要新的理论。但是目前并没有那种新理论,能够解决这个问题。但如果假设暗物质存在,就能很好解决这个问题所以科学家们普遍还是相信暗物质存在。顺便一提按照计算宇宙中暗物质占全部物质总质量的85%。

谜之音:那么暗物质是什么呢?

旗舰:暗物质目前的备选其实并不多,首先刚才说了黑洞,没有吸积盘的黑洞是的确一定程度上不可见的,但因为黑洞的诞生往往来自于超新星爆发,所以完全不可见的黑洞按照科学家推算其实存量并不多。

其次呢,就是一些未知的粒子,我们目前知道最接近的可能是中微子。中微子是一类几乎不与物质发生反应的粒子,它们往往伴随着核反应诞生,同时静质量为零,以光速运动。但问题是按照光速运动的粒子无法用于产生宇宙宏观结构,所以中微子并不符合要求。

科学家也讨论了很多可能的未知粒子,但我关于暗物质也就是从这里开始得到了一些问题,从这里开始就是我的一些思考了。

谜之音:所以你想到了什么?

旗舰:不论暗物质是粒子还是别的什么,科学家都认同的几个最重要的问题那就是,1-暗物质可能是粒子,2-暗物质具有质量产生引力。仅从这两点我们就会发现问题,如果他既有质量又是粒子,那么他们就会在引力的作用下聚集在一起。在我们可见的宇宙中对应什么呢?就是产生恒星,最终演化为黑洞。

谜之音:但显然没有啊?

旗舰:是的,实际上科学家推测暗物质是一种像云雾一样弥散在空间中的,也叫暗物质晕,最近也有相关被认为是暗物质晕碰撞发射出电磁波的证据。

谜之音:感觉有一些矛盾,互相吸引,又很大,又不聚集。

旗舰:但是其实也未必不能解决。比如我们的太阳在元素聚集在一起后并没有坍缩成一个黑洞,而是由核反应产生的高温压力支撑起了星球,在燃烧一百亿年后才会因为燃料不足而坍缩为白矮星。白矮星则是因为原子核之间的电子简并压力支撑起来不进一步坍缩为中子星或者黑洞。

谜之音:所以简并压力是什么。

旗舰:不知道哈哈哈,总之就是那个泡利不相容原理说的支撑起一个能级只能有两个电子的力量,这个力量也就是使得我们身边固体物质非常难以被压缩的力量。(其实也可能是电磁力,但我搞不清楚这俩怎么区别)

谜之音:开始了民科般的强行解释。

旗舰:总之,是这种量子的不相容原理所提供的力量来对抗引力。那么我想说的就是,如果存在某种或者某类暗物质粒子,那他们一定互相之间也有某种不相容原理使得他们不会聚集起来并形成黑洞。同时这个不相容的距离可能非常大,可能跟现有的量子理论不是那么相容。

谜之音:牛逼。

旗舰:总结来说这次就是这些。如果有些大神想从这个角度写个论文,随便拿去写,没准已经有人写了,你不写没准过几年我自己写了发表了。嗯就是这样,感谢观看。

谜之音:感谢观看。

评论
热度(17)
  1. 共1人收藏了此文字
只展示最近三个月数据

© 旗舰 | Powered by LOFTER