暗物质到底是一种怎样的存在?如何通俗的理解?

关于暗物质,自从上次我们国家悟空探测器的发现,暗物质开始被我们所熟知。不过,实际上暗物质的概念在上世纪就已经被提出来了。那具体是咋回事呢?

多余的引力?

上世纪30年,就有科学家发现,星系周围的恒星跑得比理论计算的快,就拿我们太阳系来说,如果按照理论计算,应该是160km/s,但是实际观测的结果却是220km/s。(这里所谓的理论,就是以牛顿的万有引力为基础的理论。

不仅仅是太阳,其实类似的情况是十分普遍的。很多星系的恒星都跑得要比理论值快得多得多,当时也引起了很多科学家的疑问。

恒星跑得快也就算了,但问题是,“跑得快”这件事并不简单。如果我们试想一下这样一个场景,你拿着一个有线的耳机,然后开始甩起来,让耳机绕着手指做圆周运动。如果你甩得越快,实际上你所需要要拽住耳机的力气就越大。类似的事情其实也发生在奥运会赛车上,有一个项目叫做链球,如果运动员把链球甩起来的速度越快,那所需要拉住这个链球的力就越大。因此,这种“异常的高速”预示着多余的引力存在。

暗物质

为了解决这个问题,物理学家不得不假设“暗物质”的存在。为什么要做这样的假设呢?

其实我们只要思考一下,我们是如何观测物理现象的就可以。在宇宙中,目前我们已知的存在四种作用力,分别是强相互作用,弱相互作用,引力,电磁相互作用。

强相互作用和弱相互作用其实都是在原子核的层面上。也就是说,日常生活中,除了引力之外,剩余的都是电磁相互作用,我们熟悉的弹力,摩擦力等都属于电磁相互作用。甚至是我们观测宇宙中的物理学现象都是如此。具体来说是这样的,在宇宙中某个天体发出电磁波(光子),经过漫长的传播到达地球,然后被地球附近以及地球上的探测器所捕捉到,这时候我们也就得知了某个地球存在这某个天体。所以,我们能够看到东西或者观测到东西,是需要现象或者物体自身要发光。

而暗物质很奇葩,它其实不参与到电磁相互作用当中,因此,我们并不能观测到暗物质的存在。不仅如此,根据目前的研究来看,暗物质在宇宙中的占比比已知物质还要多,是已知物质的5倍左右。

但由于它自身属性的缘故,使得暗物质粒子时时刻刻在穿过我们的身体,但我们不得而知。这一点有点类似于“上帝粒子”中微子的感觉。

因此,想要不被人类所观测到的办法就得不参与电磁相互租用。而这也是暗物质最大的特点。除了这个特点之外,暗物质还有啥特点呢?

暗物质有什么用?

基于上文的讲解,我们大致对暗物质有一定的了解。我们要知道,如果暗物质并不存在,那这时候的银河系应该是会散架的。这是因为需要一下子减少5/6的引力。如果我们换个角度来看这个问题,我们就会发现,早期的星系形成其实暗物质应该占到了大头,否则星系应该是无法形成的。因此,我们可以认为暗物质其实是星系形成过程中起到了十分关键的作用,也就是说,暗物质实际上是星系的粘合剂。