1. 什么是“暗物质”和“暗能量”?
暗物质是天文学家卡普坦在1922年时提出的,宇宙中可能存在着一种看不见的物质。暗物质不和电磁波发生作用,也不反射光,所以不管用多厉害的望远镜通通观察不到。但是暗物质到底真的存在与否还有不少争议,需要我们继续去探索。
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2. 暗物质与暗能量是什么关系?
暗物质和暗能量理论上来说没有关系。
暗物质是天文学家们观测到宇宙间河系(即银河系同一级别的星系)不正常聚集,这种聚集程度超过了这些河系的质量所能够造成的引力,为了确保万有引力的正确性,天文学家们臆测河系内存在一种无法与电磁波耦合(即无法被观测到)的物质,这种物质虽然无法与电磁波耦合,却有质量,所以有引力,导致了河系的不正常聚集。
但是,根据对银河系内天体运动进行观测,天文学家们发现,银河系内不存在暗物质或暗物质很少。即银河系内天体的运动没有被一种观测不到的物质引力影响。为了确保暗物质的存在,天文学家们设计出来了暗物质晕。
所谓的暗物质晕,是指暗物质以晕的形式,存在于河系周边。暗物质晕小心翼翼的不对河系内天体运动造成任何影响,却有效的对河系本身、其他河系造成影响。
暗能量,可以说除了名字中也有一个暗之外,与暗物质没有任何关系。
暗能量是在1998年被美国NASA的天文学家发明出来的。天文学家通过观测超新星,然后进行计算,发现宇宙的扩张速度超过了宇宙大爆炸理论速度。于是他们认为,有一种人类无法观测到,能够直接作用于空间的能量在推动宇宙扩张。因为这种能量无法被观测到,所以被命名为暗能量。
根据暗能量理论,暗能量会不断的扩张宇宙,直到200多亿年后,彻底撕裂宇宙,被称为大撕裂。
以上是暗物质、暗能量的来历。后面正式回答问题
1 暗物质绝对无法产生暗能量
2 理论上来说,所有有质量的物质,包括暗物质,都是由能量构成的,E=MC^2【能量等于物质乘以光速的平方】,也可以将这个公式反过来M=E/C^2【物质等于能量除以光速的平方】。
所以,只要人类能够拥有凐灭物质获得能量的技术,也能够通过凐灭暗物质获取能量-----前提是暗物质真的存在。
获取能量的方法,就质能方程来说,有几个级别
1 核裂变------通过让不稳定重元素裂变为另一种重元素,凐灭一小部分物质获取热量
【对质能方程利用率极低,该技术人类目前已经实现】
2 核聚变------通过让稳定的轻元素聚变称为另一种较重的元素,凐灭较多的物质获取热量
【对质能方程利用率较低,该技术人类目前仅仅部分掌握,能够制造氢弹但是无法利用该技术发电,估计100年内很难掌握。】
3 反物质------通过制造反物质,让同等质量反物质与正物质凐灭获取热量
【对质能方程利用率较高,但是制造、保存反物质成本昂贵,并不是质能方程中最廉价的手段。】
4 物质凐灭-----制造一个特殊的场,将任何物质投放进场中,该物质都可以被凐灭转化为热能。
【对质能方程利用率极高,成本低廉。最可能实现的手段是质子衰变。但是技术难度极高,估计5000年内没啥指望。】
3. 暗物质和暗能量之间的区别是什么?
暗物质能施加吸引力,把宇宙中的物质束缚到一起,但它不会反射、吸收或发射光线。暗能量则起排斥作用,驱动着宇宙膨胀不断加速。
根据万有引力和离心力公式,天体的离心速度会随着距离的增大而迅速减小。然而,实际观测的结果却是,当距离增大到一定数值时,离心速度不再减小,近似为一个不变的常数。 凡是借助外在事物说明新的现象,总是以失败而告终。比如燃素说,就是用燃素来解释燃烧现象,而实际上只是物质的氧化过程。又比如用灾变论来说明地球生物的现状,具有一定的偶然性,后来为描述生物内在变化机制的进化论所取代 ,由于宇宙只是自然界的一部分,是一个相对独立的封闭体系,所以决定宇宙膨胀的因素并不是万有引力,而是宇宙内外部空间的能量密度,即压强的比值 。
事实上,目前暗物质的存在已被广泛接受,是宇宙学标准模型的重要组成部分,该模型是认识宇宙诞生和演化的基础。没有宇宙学标准模型,就无法解释我们的存在。 在研究遥远星系中的超新星时发现,距离远的星系比距离近的星系会以更快的速度远离我们。这说明宇宙不仅在膨胀,而且在加速膨胀。这一观测显然与天文学家的预期不符。但是随后的观测不仅没有推翻它,反而让暗能量存在的证据变得越发坚实 。
简单来说,暗物质和暗能量是两种概念。暗物质是一种目前无法在电磁波段直接观测到的物质,但它们会像普通物质一样产生引力作用。而暗能量是一种目前无法在电磁波段直接观测到的能量,不同于能够产生引力作用的普通物质和暗物质,暗能量会产生排斥引力的作用。
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4. 什么是暗物质和暗能量?
5. 什么是“暗物质”和“暗能量”?
到目前为止,物理学家和天文学家根据观测事实和理论推测,构建出各种各样的宇宙模型,其中最成功的是大爆炸宇宙模型,宇宙在加速膨胀也是公认的事实。而暗物质是基于现有引力理论的一种假想物质,暗能量是基于现有宇宙模型的一种假想能量。
暗物质和暗能量的存在能够解释一系列令人困扰的天文观测现象,也能在现有理论模型下能够很好地解释宇宙的演化和存在,可是还没有实验能够直接探测到暗物质和暗能量并为它们的存在进行决定性地描述。但是,很多新的观测现象都指向同一个事实:暗物质和暗能量是真实存在的。
一直以来,物理学对于物质本质的描述,朝着两个极限不断前进。一个是微观极限,现在已经深入到原子核内部;另外一个是宏观极限,现在已经扩展到整个宇宙。从微观上讲,标准模型能够解释到目前为止发现的大部分粒子,标准模型也是基于地球上的物质、对撞机产生的粒子以及宇宙射线而构建的;但是当人类将探索的触角伸向浩瀚无垠的宇宙的时候,发现了一些令人费解的现象。
20世纪30年代到70年代间,不少科学家在观测不同星系时发现引力质量比星系的光度质量大的多。自此,科学家指出宇宙间存在大量看不见的物质——如果只有可见物质参与引力相互作用,那么从星系中心到旋臂,随着半径的增大,旋转的速度会越来越低。根据天体物理的理论,这样会导致星系的不稳定。我们通过中学物理学过的引力圆周运动公式,也可以简单地得到这一结论。
但实际观测表明,稳定星系旋臂的转动速度随着半径增大,呈现出一个恒定速度,这样才会使星系保持稳定。而这个现象也说明,星系的大部分质量并不是集中在星系中心,而是有许多看不见的“暗物质”分布在整个星系,可见物质只是星系质量的一小部分。
我们知道,物理学发展至今,虽然理论物理已经可以完全独立发展,但理论正确与否,最终要经过可靠实验的检验,理论和实验相辅相成。暗物质的提出,虽然只是来源于科学家们的头脑风暴和数学计算,但是对于人类认识宇宙有着重要意义。至于理论最终会得到证实还是被推翻,还是要靠具体的实验探测来说话。
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6. 暗物质和暗能量之间的区别是什么
二者的区别:
1.暗物质是指由天文观测推断存在于宇宙中的不发光物质.由不发光天体、晕物质、以及非重子中性粒子组成.
2.暗能量是指一种充溢空间的、具有负压强的能量,目前是对宇宙为什么会膨胀的一种能量来源推测.
二者的相同:
科学家对暗物质和暗能量的特性提出了多种假设,但直到目前还没有得到充分的证明.
大段的搬运没意思
暗物质和暗能量最本质的区别说得通俗点就是——暗物质使得普通物质集聚形成星系,也就是具有引力效应;暗能量使得宇宙膨胀,具有负压效应.相同点就是都不可见,但是又可以间接观测得到,而且占宇宙物质的比例比普通物质多得多.
7. 暗物质与暗能量有什么关系
关系1 两个词中都有一个暗。
暗物质的暗,是指某种天文物理学家臆想的物质,拥有质量但是完全不与电磁波耦合,即无法被人类观测到。即暗物质的暗,是指无法被观测到。
暗能量的暗,是指某种天文物理学家臆想的,仅仅作用于空间的能量。由于这种能量仅仅作用于空间,嗯,本宇宙定律,除了暗能量,任何能量不能脱离物质存在。
关系2 这两个东东,都是天文物理学家们通过观测宇宙,发现宇宙间存在一些无法被现有物理学原理(相对论体系)解释的现象,为了让宇宙现象适应现有物理学原理,而生造出来的东西。
下面是暗物质和暗能量的来历
暗物质:天文学家发现宇宙间星系不正常的聚集,聚集密度不符合万有引力的推算,于是认为,应该有一种无法观测到的物质(有质量而无法与电磁波耦合)在帮助星系互相吸引,并将这种臆测出来的物质命名为暗物质。
暗能量:天文学家通过观测发现,似乎宇宙的扩张速度超过了宇宙大爆炸的理论速度(光速),于是臆测有一种无法被人类观测到的不知名且完全不知道其理论的能量在扩张空间,该能量作用于空间且仅仅作用于空间。因为对这种能量的完全无知,所以被命名为暗能量。
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8. 暗能量到底是什么东西呢?还有暗物质?
首先暗能量并不是凭空捏造出来的,有它存在的理论基础,任何一个高深的理论都有一个很原始很简单的开端,这也是研究科学史的重要性,,你之所以不理解,说明你根本不知道它的提出过程,这也是以后看这些理论东西的需要注意的地方。 不过,我也喜欢物理,很欣赏你的善于思考,下面是一些关于暗物质的资料希望对你有些帮助:暗物质问题的提出
“我们至今所能达到的最远的距离为1.5亿光年,但在这个距离内我们已经发现天体在分散着,好像是受了一种扩散力似的。我们暂时在这里这样结论,宇宙斥力已获得胜利,而支配着扩散。” ——A•S•爱丁顿,1932年。
麦克斯韦在1879年即将逝世时强调写道:“在形成一个前后不出现矛盾的以太结构的问题上,不论我们有多大的困难,而行星际之间和星际之间决不是空无所有的,而是被我们所不大了解的而且可能是最均匀的无疑是最大量的物体或物质实体所占据。”宇宙中普遍存在着“暗物质”(目前未能科学证实的物质存在形式),有三点确认的证据:一是可观察宇宙具有确认的扁平体结构,这是宇宙背景辐射探测器和威尔金森各向异性探测器一致得到的观察结论。既然是扁平体的宇宙结构,就必然有相应的宇宙总质量密度。二是得到天文观察证明的星系或星系团的运动学质量值,这些我们已知的物质量,充其量只能满足这个扁平体结构所需要的总质量密度的4%。三是螺旋星系内部空间的运动学效应,例如要保持太阳目前在银河系中的运动速度(每秒220千米),如果需要太阳所在位置的质量为1个单位的话,太阳实际的质量只占2.6%,97.4%的质量真还不知道藏在什么地方。问题的严重性只需要用一句话就可以概括了;如果20世纪的科学理论只能让世人面对4%(或2.6%)可看得见的物理学天空(现有科学理论适用的范围),问题该有多么严重。
由于真空的特殊地位,李政道等许多理论物理学家都认为:现代物理的疑难可能都与真空有关。李政道教授说:暗物质的存在有什么根据呢?现在我重点讲一下。我们随便看一个星系,它的直径大约为20千秒差距(Kiloparsec)。在星系的周边,随便哪个星,哪个灰尘或者气体云,都各以某一速度运动,离心力是速度的平方除以那一物体离中心的距离r,这个离心力应跟引力相平衡,引力是牛顿常数跟星云里的质量相乘,除以r的平方(即公式 ,等式左边是重力加速度,右边是圆周运动的向心加速度,李政道教授在这里说的离心力,是因为物体在作圆周运动时,向心力与离心力的大小是相等的.).所以如果你已知某个星体离星云中心的距离r,我们测量这个星体的速度V,就可以算出在这个星云里面有多少物质存在。以星系NGC3192为例,它的发光区域长约15千秒差距,但是到距离中心30千伯色处,星的速度还在增加,这表示除了看得见的物质外还有绝大多数是看不见的物质。看得见是什么意思呢?除了眼睛看得见,也包括用电磁波、红外光可以测量。看不见的暗物质不放可见光、红外光或电磁波,但它也有万有引力。由于暗物质的存在,远离星系中心的物质的速度不随距离的增大而减少。这种现象不是个别的,对所有测量过的967个星系,所有测量结果都是这样的,没有一个例外。就是说所有的星系里面绝大多数的物质都是暗物质.(引自 李政道.《物理学的挑战》。【1】
为了完善宇宙Big Bang Cosmology理论,1980年科学家引入了暴胀宇宙的概念。它是说宇宙在较早的时期膨胀得较快。这一概念解决了一对矛盾:如果我们回溯今日可见的宇宙膨胀历史,当宇宙的年龄为10-35秒的时候,宇宙将被压缩到一个半径3毫米的区域中。但是从宇宙膨胀开始到那时,光能行进的距离只有3×10-25厘米。这是任何信号能传播的距离。根据暴胀理论的推算,宇宙的平均密度应为2×10-29克/厘米3。但人们观测到的宇宙中发光物质密度至多为这一密度的0.1。就是说,宇宙中有90%以上的物质我们至今几乎一无所知。科学家把它们称作暗物质。暗物质存在的一个重要证据是,天文学家观测到一些恒星的运动速度比理论上计算的要快得多,显然有许多看不见的暗物质在吸引着这些恒星。如果暗物质也是由原子或分子组成的话,它们在宇宙早期就会参加核反应,从而使这些元素的丰富程度低于今天的观测值。它不和这些粒子发生任何作用。科学家把它起名为“WIMP”,它的中文意思是“弱相互作用重粒子”。由于暗物质的存在,远离星系中心的物质的速度不随距离的增大而减少。这种现象不是个别的,对所有测量过的967个星系,所有测量结果都是这样的,没有一个例外。就是说所有的星系里面绝大多数的物质都是暗物质.中国科学院何祚庥院士认为,宇宙中是否除质子、中子,电子等“会”发光的物质以外,还存在着在原则上就不会发光的物质,或者说宇宙中是否存在占95%以上的暗物质和暗能量亦即透明物质的问题,这是当前宇宙论研究中一个重大的热点。其实,在宇宙学的领域,直到现在也还没有解决“何谓暗物质”? 暗物质有两种形式:一是热暗物质;二是冷暗物质。热暗物质的最佳候选者是中微子。但中微子构成暗物质的前提,是三种中微子之中,至少有某一种中微子具有静止质量。至于冷暗物质,一般公认为带有超对称性质的中性重粒子。
去年威尔金森微波背景各向异性探测器(WMAP)和斯隆数字巡天(SDSS)天文观测以其对宇宙学参数的精确测量,进一步强有力地支持了这一模型。这在人类探索宇宙奥秘和物质基本结构的道路上无疑是一个光辉的成就。WMAP的结果告诉我们,宇宙中普通物质只占4%,23%的物质为暗物质,73%是暗能量, SDSS 也给出类似的结果。从物质基本结构的观点出发,普通的物质,如树木、桌子以及我们人类本身,是由分子、原子构成。然而分子、原子不是最基本的,目前已知的最基本的粒子是由粒子物理标准模型所描述的夸克和轻子以及传递相互作用的粒子(如光子,胶子等)。北京正负电子对撞机就是系统地研究其中的粲(charm)夸克和陶(tau)轻子。
大量间接证据表明,宇宙中确实存在着暗物质。―种理论认为,暗物质是由弱相互作用大质量粒子(Wimp)构成的。计算机模拟显示,如果缺少了这部分物质,就无法构成现实的宇宙。但由于暗物质本身的特性,要直接找到它们极为困难。证实暗物质存在的最有效方法,就是找到弱相互作用大质量粒子。
美国著名物理学家斯莫林最近写了一本新书《物理学的困惑》(中译本),他对弦论、暗物质和暗能量理论所持的批判态度,以及物理学需要第二个爱因斯坦的呼吁,是令人深思的。早在1943年英国物理学家阿瑟•米恩已经证明,利用牛顿引力理论可以很简单地导出弗里德曼方程,而弗里德曼方程就是现代标准宇宙学的基本方程。参考俞允强先生的《大爆炸宇宙学》第16页。现有宇宙学中许多结果,包括暗物质和暗能量的推论,以及宇宙学中所有的奇谈怪论,都是在弗里德曼方程基础上导出的。罗伯逊-沃克度规导致膨胀宇宙中天体发出光的运动速度满足伽利略相加规则,违背光速与光源运动状态无关这一现代物理学基本规则,破坏光速不变原理。因此罗伯逊—沃克度规描述的实际上是牛顿力学意义上的时空结构,不是现代物理学相对论意义上的时空结构。其次是用了静态能量动量张量。然而地球观察者与膨胀宇宙的物质之间存在相对运动速度,描述膨胀宇宙必须采用动态能量动量张量,不应当用静态的能量动量张量。如果采用满足相对论光速不变的度规和动态能量动量张量,在爱因斯坦引力场方程基础上就得不到现有的弗里德曼方程。
自我感觉,有光的地方可以理解为光可以存在的地方,感觉必然存在,但没有光的地方却不一定不存在,本人感觉暗能量是铺满全宇宙的,而光却不是,暗物质应该是物质的另一种存在形式,只是我们不可见而没有一个直观的认识,所以才感觉到一丝神秘和不解,从另一个视角看它,就是物质的另一种存在形式。