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  • 1 # 量子科學論

    宇宙學中常說的質量缺失,就是暗物質問題,用暗物質理論去解決宇宙中那一部分能看見引力效果,但卻看不見的物質。有些人就會考慮,既然它們看不見、摸不著,我們也無法感知到它,為什麼這麼堅信其存在,還花費時間去尋找它?為什麼我們不著手去改變我們的理論呢?也就是提出一些新的替代方案或理論。

    說真的,我們能想到的,科學家也想到了,也去這樣嘗試了。但是往往結果不那麼令人滿意,怎麼說呢?有種拆東牆補西牆的感覺,解決了質量缺失問題,缺帶來了其他更多,更大的問題。下面就說下,為什麼堅信神乎其神的暗物質,而不去修改理論?

    先將宇宙比做一塊蛋糕,我們如何去理解它

    宇宙中包含了萬物,有看得見的看不見的,像極了一個非常複雜的蛋糕。今天的宇宙經過數十年的演化,其組成成分已經極其複雜。光看表面,我們是看不出來任何資訊。

    如果我們想看清楚這塊宇宙蛋糕的組成成分,就必須將蛋糕切開,從一個更深入角度來看待整個事情。只要我們有合適的工具,就可以對其一小部分進行復雜的研究,就能知道這塊蛋糕是由什麼做的。

    但是如果我們真的想要理解整個宇宙蛋糕,不僅僅要知道它裡面有:麵粉、餡料、果醬、奶油和糖霜,這些配料。還要知道它們是如何一步一步組合在一起的。

    如果我們正確地理解了以上的資訊,我們就應該能夠想出一個食譜來重新做出這個宇宙蛋糕,並且實驗和模擬應該能可靠地重現一個看起來、聞起來和嚐起來都和我們正在研究的這塊宇宙蛋糕完全一樣。

    這正是人類的宇宙學正在做的事情。

    我們根絕自己對宇宙的理解,可以去模擬一塊宇宙蛋糕在過去的一個世紀裡,人們對宇宙進行了非常深入的研究,我們現在不僅在宏觀層面上、還在非常複雜的細節上知道了宇宙的樣子。我們知道星系是如何在整個宇宙中分佈的:它們是如何聚集在一起,形成星群、星系團、超星系團和絲狀狀結構。我們還有很多其他關於宇宙的觀察資料,包括(但不限於)宇宙微波背景,碰撞的星系團,遙遠的Ia型超新星的亮度,輕元素丰度的測量,宇宙的哈勃膨脹率,恆星,星系和球狀星團的年齡限制,宇宙在大尺度上的各向同性和均勻性,以及在數十億光年範圍內觀測到的平坦度、溫度和密度均勻的特性。如果我們真的瞭解了宇宙在過去發生什麼,我們就能夠運用我們對物理定律的最好理解,從一些初始條件開始,然後執行一個模擬程式,就可以得出一個在宇宙學上與我們所觀察到的宇宙無法區分的模擬宇宙。意思就是說,我們知道了宇宙的成分,也知道了其發展的規律,我們就可以模擬一個與現實宇宙完全一樣的宇宙。這也是宇宙學研究的過程。

    透過模擬,我們發現只要滿足以下要求,才能得出一個與真實的宇宙“蛋糕”一樣的蛋糕:

    宇宙大爆炸由廣義相對論支配,

    宇宙的總能量密度等於臨界密度,大約4.5%的能量密度由正常物質(質子、中子和電子)組成,少量的能量密度以輻射(光子)的形式存在,另一小部分(不到1%,但可能多達0.3%)以中微子的形式存在,約22%的能量密度以暗物質的形式存在剩下多達73%的能量密度以暗能量的形式存在。

    此外,還有一些遺留的謎題,例如:磁單極子,還有一些奇異粒子的消失,宇宙為何這麼平坦、溫度這麼均勻,則透過加入暴脹理論來解決這些問題,宇宙暴脹也作為了一種建立熱大爆炸的方式。

    模擬雖然有瑕疵,但暗物質存在這是最好的結果

    我們做出來的蛋糕看起來很不錯,但還是有一些需要調整的地方。有一些細節在小尺度上的結構與真實的宇宙不太匹配(比如,單個星系和更小的尺度)。還有一些最古老的球狀星團的年齡可能存在一些問題,它們看起來可能與宇宙年齡一樣古老,甚至比宇宙的年齡還大幾個百分點。

    換句話說,我們已經得到了一個外觀搭配很好的蛋糕,但他的味道可能還有點欠缺,或者不夠甜。我們希望做出來的蛋糕再好一點,繼續完善這個宇宙蛋糕。

    一直以來有很多替代模型的出現想來解決這個問題。它們確實夠甜,解決了部分問題。例如:想透過修正引力來解決暗物質問題。

    但最大的問題是:它們解決了某些問題,但又帶來了更大的問題。透過這些宇宙模型,做出來的可能都不是一塊蛋糕。

    暗物質真的存在嗎?或許我們不需要暗物質?所有暗物質的替代方案都面臨同樣的問題,它們解決了暗物質問題,蛋糕確實甜了,但新的問題又會接踵而來。

    雖然我們現在確實可以做出宇宙這塊蛋糕,但還不是那麼完美,在暗物質問題上還是有些瑕疵。我們除了知道暗物質的屬性(能量密度,引力相互作用,沒有強或電磁相互作用,高度受限的自我相互作用截面等等)以外,我們還不確定它是什麼。但事實是:就我們目前所知道的,沒有暗物質,我們就不可能在宇宙中存在。

    如果下次有人提出了另一種暗物質的解決方案,我們對它的審查是:看它能否重現整個宇宙,解釋目前所觀測到的一切現象:包括宇宙微波背景,觀察到的宇宙擴張速度,宇宙大規模結構和輕元素丰度。如果答案是肯定的,那麼宇宙學將會有一個驚人的突破!

  • 2 # 滬生泉

    其實,我們現在對“質量”的概念是錯的,簡述如下:

    愛因斯坦“E=mc²”公式中和“m”就是牛頓理論中的標準重量

    同樣,牛頓理論中的“力”,也是從“重量”引出的。事實上,重量就是一種力,即,重力。

    由此可見,“重量”就是牛頓理論中的重要概念,而“質量”在牛頓理論中根本沒用上。

    然而,愛因斯坦沒有發現這問題,卻像牛頓一樣,把“標準重量”當作的“質量”了,因此,就有了“E=mc²”公式,而這公式中的“m”就是牛頓理論中的標準重量,而根本不是“質量”。

    那麼,質量究竟能不能用到物理中呢?

  • 3 # 乙九丁

    按照大爆炸理論,宇宙在膨脹。並且,仍在不停地膨脹。各天體的距離正在遠離,越遠的天體退行的速度越快。紅移量達到了接近光速的退行。這就是說,更遠的天體退行速度超過光速後,它們發出的光線將永遠不會被我們探測到。

    宇宙中缺失的質量是否就是這些天體質量呢?缺夫的能量是否就是這些天體所攜帶呢?天文學家和物理學家的任務,就是找出一種或數種手段,來探測出這些退行速度遠超光速的天體,補齊宇宙中缺失的質量和能量,而不是尋找不存在的所謂暗物質和暗能量。再在這個問題上繼續糾纏不清,只能是緣木求魚,白費力氣。

  • 4 # j菸嘴

    這就好比一潭水當這潭水保持禁止狀態時質量會相對均勻分佈!但是一旦水體運動起來大把大把的質量被“益增”!雖然說這潭水質量還是之前的質量,但會出現多餘的質量出現!由於時空本身震動運動大量的水分子開始聚集!不到5的高密度水“漂浮”在運動的時空當中遠遠沒有動態時空本身的質量大!這就是原因!這也有點像太平洋颶風的形成,其實颶風本身的能量壓根就無法與地球大氣環流中的能量相提並論!宇宙也是如此當大量物質開始聚集(震動讓物質開始聚集)!而物質與物質之間摩擦就會出現磁場,推動物質呈現出球型或者碟型是“時空亂流”(大爆炸初始推力)!如果宇宙存在壁狀結構大爆炸假說又成立,大爆炸所攜帶的所謂的“衝擊波”會在原始宇宙壁與時空內不停的來來回回震盪!也許共振效應才使得我們的宇宙開始膨脹並且加速膨脹甚至是超光速膨脹!這說明整個宇宙能量還在不斷益增!質能方程式需要修改下!

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