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1 # 星弦科學
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2 # 宇宙觀察
1932年,荷蘭天文學家奧爾特,在生成銀河系恆星運動模型時,意識到了“隱匿質量”的存在
1933年,瑞士天文學家茲威基,在研究3.21億光年外的后髮座星系團時,發現外側星系的公轉速度,竟然超過了內側星系,這個發現的反常程度,就好像海王星的公轉速度超過水星一樣,因此茲威基猜測,后髮座星系團內一定存在“丟失的質量”,否則無法解釋外側星系運動速度的異常。
1980年,美國天文學家魯賓遇到了奧爾特一樣的問題,她發現星系外側恆星的公轉速度,遠超出了萬有引力定律的預測, 而且在運動速度異常的情況下,這些外側恆星竟然還沒有脫離星系,成為“流浪恆星”
魯賓把她的這一發現,和遠超奧爾特的觀測資料,整理成論文發表後,暗物質開始在宇宙學中普及開來。
科學界開始意識到,宇宙中除了可被觀測的“重子物質”外,還存在若干倍於普通物質的“暗物質”,由於這些暗物質不與電磁力發生相互作用,所以天文學家無法在電磁波頻段中尋找它們,只能透過引力來確定它們的分佈和存在。
有趣的是,雖然暗物質普遍存在於宇宙中,但它們的分佈卻並不均勻,在哈勃望遠鏡發現的一個編號為NGC 4736的星系中,暗物質所佔星系質量比例幾乎為0。相較之下,之前所說的后髮座星系團,其內90%都是暗物質1998年,高超紅移超新星搜尋隊的資料表明,宇宙膨脹是一個加速過程,1999年,美國天文學家亞當.里斯進一步確定了,宇宙加速膨脹現象的真實性。
在以往的理論模型中,宇宙膨脹速度是會隨著時間的推移而變慢的,甚至還有科學家認為,宇宙在遙遠的未來會由膨脹轉為坍縮。
宇宙加速膨脹現象的發現,意味著宇宙中存在一種“未知的斥力”,它在大尺度上抵消甚至戰勝了引力帶來的坍塌,進而導致了宇宙的加速膨脹,科學界將“未知的斥力”命名為“暗能量”,和之前發現存在跡象,但未能直接發現的暗物質一樣,暗能量也還處於尋找階段。
2013年,歐航局普朗克衛星給出了宇宙質能分佈圖,其中暗能量佔比68.3%,暗物質佔比26.8%,普通物質佔比4.9%以上的質能分佈資料表明,人類目前看到的宇宙只是“全宇宙”的4.9%,剩下的絕大部分都是暗物質和暗能量,而人類科學家對它們幾近一無所知。
截至目前,暗物質對宇宙的影響,似乎只存在於“隱匿質量”上,它們暫時可以被看作一個單純的引力源。
相比暗物質的“人畜無害”,佔比68.3%的暗能量則要兇險的多,因為如果暗能量的佔比沒有錯誤,而且的確能加速宇宙膨脹的話,宇宙中普通物質的密度,就會因為宇宙加速膨脹而不斷降低。
而這一過程帶來的結果,就是“大撕裂”根據大撕裂,“宇宙膨脹之力”會因為時間的推移,逐步開始影響下一級天體系統。
大撕裂發生前6000萬年,本星系群就會被撕開,銀河系將獨立存在。
大撕裂前3個月,太陽系將被撕開,地球將獨立存在。
大撕裂前30分鐘,恆星和行星將被撕開。
大撕裂瞬間,宇宙中所有的原子將被撕開。
此後,宇宙不復存在 -
3 # 千識
暗能量和暗物質描述了尚未解決的引力現象的解決方案。
暗物質起源於我們努力解釋觀測到的星系和星系團的引力質量和發光質量之間的不匹配。一個物體的引力質量是透過測量其衛星軌道的速度和半徑來確定的,就像我們可以透過測量太陽行星的速度和徑向距離來測量太陽的質量一樣。發光的質量是透過把所有的光加起來,然後根據我們對恆星如何發光的理解將這個數字轉換成質量來確定的。這種質量與光的比較表明,發光物質的能量只佔宇宙平均能量密度的不到1%。
當然,在我們的星系和其他我們看不到的星系中有更多的物質,但其他證據表明,宇宙中存在的正常物質總量有一個上限。我說的正常物質是指由原子構成的物質。最近,美國國家航空航天局威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)衛星對宇宙微波背景輻射產生的聲波印記進行了精確測量,這些印記是大爆炸40萬年後產生的。因為聲音的傳播取決於介質的性質——任何玩過氦氣球的人都知道——WMAP觀測到的聲波模式是宇宙中氫和氦丰度的指示器。(所有其他元素都是由這些基本構建塊構建的。)這些和其他的結果與理論預測的輕元素的原始丰度是一致的,這是發生在宇宙的前三分鐘的核過程的結果——也被稱為大爆炸核聚變。最後,人們提出了一個非常有力的論點,即宇宙中至多5%的質能密度,以及星團質量的20%,是以原子的形式存在的。
暗物質可能是什麼?許多物理學家和天文學家認為,暗物質可能是一種新的粒子,迄今為止,在粒子加速器實驗或宇宙射線發現中都未能被發現。為了讓一種新粒子表現得像暗物質一樣,它必須很重(可能比中子還重),並且與正常物質的相互作用很弱,這樣它就不會輕易導致產生光的反應。典型的暗物質候選粒子是類似於中微子的東西,儘管所有已知的中微子型別都太輕太罕見,無法解釋暗物質。
另一方面,暗能量源於我們對觀測到的宇宙加速膨脹的理解。簡而言之,目前的理論無法解釋這種加速度。一種推測的可能性是,這種加速是另一種被稱為暗能量的新物質形式的結果,這種物質迄今尚未被發現。它之所以被稱為“黑暗”,是因為它必須與常規物質有非常微弱的相互作用——就像暗物質一樣——它被稱為能量,因為我們能確定的少數幾件事之一是,它貢獻了宇宙總能量的近70%。如果我們能弄清楚它到底是什麼,我們肯定會找到一個更有啟發性的名字。
隨著宇宙大爆炸宇宙學模型的建立,人們普遍認為,自137億年前宇宙誕生以來,宇宙膨脹一直在減速。但是,兩個獨立的研究小組在1998年發現,這種擴張正在加速。如果你認為這種膨脹是整個宇宙最顯著的特性,那麼加速的發現是一個真正的突破。
加速度是透過測量宇宙在不同時間的相對大小來確定的。具體來說,天文學家測量了稱為1a型超新星的恆星爆炸的紅移光譜,以及它們之間的光度距離。所需的時間從一個超新星的光線到達我們的望遠鏡是編碼在遠處(的關係比距離=速度x時間稍微複雜,由於宇宙膨脹),而宇宙的大小的變化從爆炸觀察延伸發射光的波長,以紅移。對這些大小在一系列時間上的比較表明,宇宙正在以更快的速度增長。由於這一發現,測量方法得到了改進,其他對膨脹速率也很敏感的宇宙現象也被用來證實這些結果。(注意:膨脹速率和加速度不是分別用米每秒和米s2來測量的。相反,它們測量的是宇宙無量綱尺度的變化率及其二階導數,所以單位是1/s和1/s2。)
愛因斯坦的廣義相對論預言宇宙的加速是由宇宙中所有形式的物質和能量的平均能量密度和壓力決定的。然而,沒有一種已知的物質形式可以解釋加速。因此,除了暗物質、原子、光等之外,肯定還有別的東西在起作用。一個主要的假設是,宇宙被一個均勻的量子零點能量海洋所填滿,它會產生一種類似張力的負壓,導致時空引力排斥自身。這個東西,有時被稱為宇宙常數,最初是由愛因斯坦在另一種情況下介紹的(他後來稱之為他最大的錯誤),但那是另一個故事。
暗能量是如何影響今天的宇宙的?它負責宇宙的加速。國際天文學家團隊正在努力改進對這種加速的測量。關鍵在於對愛因斯坦最大錯誤(宇宙常數)的判斷,對自然基本理論(量子引力和宇宙的量子狀態)的可能洞察,以及宇宙的命運(一個大寒還是一個大撕裂?)
試圖將暗物質和暗能量的解釋結合起來是很誘人的,但是兩者之間有很大的區別。暗物質相互吸引,暗能量相互推動。
也就是說,暗物質被用來解釋大於預期的引力作用。相反,暗能量被用來解釋弱於預期的,事實上是負的引力。此外,暗物質的影響在距離約為1000兆秒或更小的長度尺度上表現得很明顯,而暗能量似乎只在距離約為1000兆秒或更大的尺度上有影響。
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4 # 宇宙及宇宙外讀者
暗能量把太陽系分開,把恆星也分開,到最後變得如此強烈,以至於把自己的物質也分開了,打破之間的聯絡,原子也被分開,把所有的一切都變成了基本粒子,那就是宇宙的最終結果。
暗物質使宇宙聚集為一體,暗能量卻會使宇宙分開,兩者之間的戰爭已經把整個宇宙引上了毀滅之途。如果暗物質勝利了,整個宇宙就會坍塌;如果暗能量控制宇宙,宇宙就會被撕碎,宇宙擴張的如此強烈,把整個宇宙都撕碎了,那將會是一個奇特的命運轉折。暗能量促使物質形成一個壯麗的宇宙,持續向外膨脹,直到毀滅。
為了找出暗能量是否真的會勝利,科學家們首先要知道,宇宙膨脹的實際速度。宇宙最明顯的特點是它正在膨脹,每個星系都在遠離相鄰的星系。不過還有我們熟知的關於宇宙膨脹的其他知識,就是膨脹會越來越快,宇宙在加速,宇宙變大的速度越來越快,我們不清楚到底加速度是多少,但是如果加速足夠快,一些驚人的事情就會發生。宇宙可能最終以大劈裂的形式而告終。
回覆列表
會導致宇宙最後大撕裂的結局,你我之間身體裡最小的原子核,裡面的質子中子都會分開,強相互作用力也控制不住暗能量的,超光速膨脹的宇宙張力,暗能量是一種稱為“假想能量”的神秘物質。在暗能量的影響下,失控的宇宙膨脹可能變得更加激烈,宇宙擴張得越來越大,離我們這個星球越來越遠,直到各種星系的光線無法達到地球。
人們已知宇宙正在加速膨脹。大多數物理學家認為,這種加速狀態很可能保持不變或隨時間減弱,而考德維爾持不同觀點,認為暗能量可能更加強烈地引起膨脹增長,甚至超乎人們想象。
考德維爾和他在美國帕薩迪納加利福尼亞技術研究所的同事,已經計算過需要多大的暗能量可將宇宙推向毀滅境地。他們發現,當暗能量如果增加時,它的排斥力變得非常強,足以撕開所有堅固的星系,從銀河系開始,一直到恆星、行星和原子全都撕裂。
打個比方,把宇宙膨脹比作吹起的氣球。這個氣球變得更大時是星系膨脹的描述。一個個星系在上面。當宇宙膨脹時,每一個其它的星系都遠離我們。一般的膨脹,各個星系保持著相同的排列,但是如果有超級加速膨脹,這時單個星系會自己膨脹,----如果你足夠快的吹起它來描述"大撕裂",那麼氣球將爆炸。那個象時空,並即將結束.我們將聽到氣球砰的一聲,一個洞在氣球上.那就是"大撕裂".