暗物質(zhì)與暗能量,宇宙的95%由它們構(gòu)成,宇宙命運(yùn)也將由它們決定
傳統(tǒng)物理學(xué)認(rèn)為宇宙空間中充斥著物質(zhì)和能量,其實(shí)文學(xué)家們通過引力透鏡、宇宙中大尺度結(jié)構(gòu)形成、天文觀測和膨脹宇宙論研究表明:宇宙的密度可能由約68.3%的暗能量,4.9%的重子物質(zhì)(可見物質(zhì)),26.8%暗物質(zhì)組成,也就是說在我們的宇宙中只有物質(zhì)和能量,還有暗物質(zhì)和暗能量。暗物質(zhì)和暗能量相加,將占到宇宙總量的95%,然而至今我們?nèi)钥床坏剿鼈兊降资裁礃幼?,不過這兩種事物的演變,將直接關(guān)乎宇宙的未來命運(yùn)。
那么什么是暗物質(zhì)呢?一般認(rèn)為它是一種比電子和光子還要小的物質(zhì),不帶電荷,不與電子發(fā)生干擾,但能夠被電磁波和引力場穿越和利用。早期愛因斯坦相對論中曾經(jīng)認(rèn)為宇宙是有限封閉的,但是這樣的話宇宙中物質(zhì)的平均密度必須達(dá)到每立方厘米5×10的負(fù)30次方克,然而迄今可觀測到的宇宙的密度卻比這個(gè)值小了100倍,那么這些物質(zhì)都哪里去了呢?實(shí)際上直到今天,科學(xué)家們也沒有找它,就好像它們藏在看不見的暗處,科學(xué)家們就稱他們?yōu)榘滴镔|(zhì),這也是暗物質(zhì)叫法的來源。
暗物質(zhì)也是一種物質(zhì),只是由于它比較“懶惰”,通常不會和其他物質(zhì)粒子發(fā)生作用,因此很不容易被我們看到,而且暗物質(zhì)的密度非常小,但是含量卻非常巨大,因此它的總質(zhì)量也很大,約占整個(gè)宇宙總質(zhì)量的26%左右,比我們能看見的物質(zhì)的總量多了五倍多。
雖然暗物質(zhì)無法直接觀測得到,但它能干擾星體發(fā)出的光波或引力,也在星系的運(yùn)行中起著不可替代的作用其存在能被明顯地感受到。
宇宙中的暗能量又和暗物質(zhì)迥然不同,它是驅(qū)動宇宙運(yùn)動的一種能量,已經(jīng)被廣泛認(rèn)同的宇宙大爆炸學(xué)說認(rèn)為我們的宇宙正在膨脹,而膨脹的原因就是由于暗能量的存在,其膨脹速率不是恒定或減慢,而是在加速,它的洶涌澎湃可以說超過了宇宙中的所有事物,以至于占到了宇宙密度的70%,這也體現(xiàn)了宇宙中暗能量勢力的強(qiáng)大。
有些天文學(xué)家認(rèn)為暗能量的發(fā)展趨勢將預(yù)示著宇宙的未來發(fā)展,甚至有可能終結(jié)宇宙,讓一切消散于虛無,宇宙中的天體紅移現(xiàn)象能夠很好的體現(xiàn)暗能量的存在,對于暗能量的研究在2011年曾被授予了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),暗能量無法去用物質(zhì)來定義,它更多的表現(xiàn)為一種類似推動力的勢能,但它又的確是一種強(qiáng)大的能量,其密度或是一種宇宙常量,它的運(yùn)動為宇宙提供了膨脹的動力,也決定著宇宙的未來。
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