暗物质与暗能量是什么关系?

2024-04-27

1. 暗物质与暗能量是什么关系?

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。

暗物质与暗能量是什么关系?

2. 什么是暗物质和暗能量?


3. 暗物质和暗能量是怎么回事?

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。

暗物质和暗能量是怎么回事?

4. 什么是暗物质和暗能量

暗物质和暗能量起初分别是在两个理论中假设提出,目前暗物质的假设已经被证实确实存在,而关于暗能量的假设还未被证实。
 
暗物质的由来:
上世纪初,天文学家哈勃刚刚发现宇宙中存在不止银河系一个星系,而是很多个星系。随后有大量天文学家对星系的形成和演化开始了研究。天文学家们起初认为星系中心是由一个超大质量黑洞作为引力源,同时许多恒星之间的引力相互吸引,使其能够聚集成群形成星系。
 
但在后来的计算中天文学家们惊讶的发现,星系之间的天体并未产生足够的引力吸引彼此,它们本该四散飞离而不是聚集成群。当时天文学家们无法解释这一现象,直到有一个标新立异的科学家提出了一个假设,他认为宇宙之中还存在一种我们尚未发现的物质,这种物质可以像牢笼一样将恒星束缚在一定的空间内,在这个“狭小”的空间内,星系之间的天体才能依靠彼此的引力聚集成群。他把这种假设中的物质命名为“暗物质”。
 
随着高精密天文望远镜的发现,天文学家们最终通过观察暗物质对光的扭曲效应和对星系运行的更多影响方式正式了暗物质的存在。科学家们已经知道了暗物质是如何运作的,暗物质像胶水一样将宇宙的各个结构牢牢粘合在一起,它将星系、星系团与超新星团结合在一起,如果没有暗物质,整个宇宙的结构都会四分五裂。
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暗能量的由来:
上个世纪末期,天文学家们起初根据大爆炸理论认为,认为宇宙虽然在膨胀,但是由于物质之间存在引力,这种膨胀会不断减缓,但他们无法证实这一切,因为他们无法测出宇宙膨胀的速度。直到他们发现了1a型超新星。
 
1a型超新星,即白矮星由于吸收临近恒星的物质后质量增加,当自身质量达到太阳1.44倍后瞬间爆炸形成的超新星。因此所有1a型超新星的亮度都是一个固定值,这使得它们成为了测量宇宙距离的完美标尺。
 
根据惯性原理,宇宙膨胀的速度本应当保持不变的,因此在引力发挥了作用的情况下,那么天体之间相互远离的速度就会逐渐减慢。1a型超新星发出的光芒通常持续数月,科学家们在持续数个月观察超新星的位置变化后惊人的发现,宇宙膨胀的速度不仅没有减缓,反而还在加速。
 
科学家们同样无法解释这种现象,按照惯性原理,物体的运动速度和方向都不会变化。在这一基础上施加引力的话,天体之间远离的速度就应当不断减慢。而观测结果是它们的速度不仅没有减慢,更奇怪的是反而在加速。宇宙中应该没有外力,究竟什么效应让它们加速远离。
 
为此,一个天文学家同样提出了假设,他认为宇宙中存在一种我们至今还仍未发现的力量,与引力不同,这种力量会令整个空间由内而外产生反方向的斥力,让所有物体加速远离,导致宇宙加速膨胀,他们把这种假设存在的力量命名为“暗能量”。只有这种假设可以解释为什么宇宙会加速膨胀,但科学家们至今仍然无法找到暗能量存在的确凿证据,也不知道暗能量究竟为何物。所以这种假设的正确性仍然有待考量。随着科学技术的不断发展,我们会越来越接近我们想要的答案。

5. 暗物质和暗能量是什么 ???

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。

暗物质和暗能量是什么 ???

6. 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。】

7. 暗物质和暗能量是怎么回事

暗物质(Dark Matter)是一种因存在现有理论无法解释的现象而假想出的物质,比电子和光子还要小的物质,不带电荷,不与电子发生干扰,能够穿越电磁波和引力场,是宇宙的重要组成部分。暗物质-暗能量是影响当今量子粒子物理+天体物理的“两片乌云”,暗物质的密度非常小,但是数量庞大,因此它的总质量很大,它们代表了宇宙中96%的物质含量,其中人类可见的只占宇宙总物质量的5%不到(约4.9%)。暗物质“未来”的仪器可以直接观测得到,但它能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到。暗物质中的“暗物质粒子”的存在有可能是量子粒子物理的弱相互作用力的大质量重粒子的极化粒子类似于“磁单极粒子”的跃迁线性粒子。
暗能量是驱动宇宙运动的一种能量。它和暗物质都不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。

暗物质和暗能量是怎么回事

8. 暗物质,暗能量怎么解释?

在宇宙学中,暗物质(dark matter)又称为暗质,是指无法通过电磁波的观测进行研究,也就是不与电磁力产生作用的物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知,而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。
现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等研究表明:我们目前所认知的部分,即重子(加上电子),大致占宇宙的4%,而暗物质则占了宇宙的23%,还有73%是一种导致宇宙加速膨胀的暗能量。暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性,对结构形成也非常地关键。暗物质很有可能是一种(或几种)粒子物理标准模型以外的新粒子所构成。对暗物质(和暗能量)的研究是现代宇宙学和粒子物理的重要课题。
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