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给忙碌者天体物理学(2)--暗物质与暗能量

给忙碌者天体物理学(2)--暗物质与暗能量

作者: 零月浅浅 | 来源:发表于2019-01-19 10:45 被阅读77次

在我们的认知中,地球围绕太阳转动,中心提供的引力越大,能支持的旋转速度也就越大。

万维钢老师举了一个非常生动的例子,比如呀你拿一根比较长的绳子,如耳机线,抓住一段快速甩动,让绳子绕着你手指旋转,你会发现转得越快你的手指就要越用力。如果转动特别快你的手抓不住了,绳子就会飞出去。

【暗物质】

1976年,一位女天文学家把目光对准了恒星围绕星系的转动,首先她注意到,一个星系可见部分之中,越往外的恒星,旋转速度就越快。这是可以理解的,越往外的恒星它里面的恒星就越多,能提供的引力也就越大。

然后,她在星系的最边缘也找了几颗恒星,结果发现这几个恒星也是越往外速度越快。这就不对了,因为从这里再往外,就没有多少恒星给它们提供更多的引力了。

无论星系绕着星系团转,还是恒星绕着星系转,转速都比天文学家计算的快得多。

最合理的解释,就是有一些我们看不到的东西起了作用。物理学家把提供多余引力的东西称为“暗物质”。计算表明,要想维持那么高的速度,暗物质不但要提供多余引力,还必须提供很多引力才行--暗物质的总量必须是已知物质总质量的6倍。

暗物质是黑洞吗?

黑洞其实是可以探测到的。黑洞在很小的区域内产生很大的引力,周围星体会绕着黑洞转,我们一看那些星体的轨道就知道中间有个黑洞。

暗物质是气体云吗?也不是。遥远的星光穿过气体云,会受到影响,但是没观测到这种影响。

暗物质是一些没有恒星的流浪行星吗?也不太可能。太阳系4/5重量在太阳上,宇宙中不太可能是行星集中那么大比例的质量。

物理学家还非常可爱的把各种离奇可能性也想到了(好适合写小说呀)。比如说,有没有可能暗物质是我们感受到来自:高维空间的引力?也许存在多重宇宙,有一个“平行宇宙”跟我们的空间重叠在了一起,以至于这个平行宇宙中的物质的引力穿越了时空的维度,让我们感受到了。这些可能性似乎都不大。

从1937年至今,80年过去了,物理学家对暗物质的了解,仍然没有突破。

【暗能量】

现在所有证据都表明,宇宙绝对不是这个永恒不变的样子。宇宙有开始,也有终结。

在宇宙起源之前,时空根本不存在。大爆炸以后空间膨胀了,日月星辰才有了现在可以玩耍的场所。我们可以把宇宙想象成一张实实在在的网,所有东西都在这张网上,而网本身可以变大。

我们知道,物理定律要求任何东西的移动速度不能超过光速--但这里说的是物体在空间的移动,不是说的空间本身的移动。事实上,宇宙膨胀速度已经超过光速。

这意味着,宇宙存在很多星系,它们离我们太远,膨胀速度超过光速,我们就不可能看到它们。就像你女朋友坐飞机走了,飞机上还能打个卫星电话--可是如果你女朋友跑得比光速还快,你就再也没办法跟她取得联络了。

当然这里还有星系之间的引力作用,也就是一个把空间往回拉的力量。但是科学家们发现,引力并没有让宇宙膨胀速度减弱,相反的,还在加速度。

这里就扯到一个物理学家没办法解释的东西,称之为“暗能量”。

进一步估算,我们这个宇宙现在全部的能量中,寻常物质只占大约4%,暗物质占26%,暗能量占70%。

暗能量是真空中的能量,宇宙越膨胀,真空越大,暗能量就越大。

暗能量提供了一种斥力,如同寻找暗物质一样,物理学家正在想方设法寻找暗能量(太好玩了!!激情彭拜!!@,@!!)

比较悲哀的是,因为暗能量加速宇宙空间膨胀速度,星星离我们越来越远了。

再过一万亿年,除银河系以外,我们的天空将会再也看不到其他星星。如果我们这个文明不能把关于宇宙的知识流传到那个时候,如果那时候还有智慧生命的话,那时的天文学家将会认为宇宙里只有一个银河系。他们的宇宙观会跟我们很不一样,他们永远不会知道宇宙原来有那么多星系~!

比这个更可怕的是,泰森说他做过一个噩梦。说我们这代人,是不是也缺少了某些关键信息,以至于对于这个宇宙,有些东西是我们永远都不能理解的。

【你非要问我知道这些有何意义】

天体物理学给我们的是一个“宇宙学视角”。

所谓视角,就是看问题的角度和方法。比如一个游戏,你看到的是孩子沉迷游戏打骂无效;程序员看到这个游戏有个BUG还没解决;我看到的是这个游戏主美审美不错;益智类游戏有助健脑;哦?还需要团队合作?那太好了,培养合作精神不靠玩游戏靠什么?

我们多一个视角就多一种自由度,就不容易把自己限制在一个情境中。

有何意义多到,我还想用一篇文章来论述:)明天见~!

(在此非常感谢万维钢老师《高手》里关于这本书的解读,他总是能把生涩的道理解读得非常浅显易懂,是我终生学习的榜样。)

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