有人问:构成宇宙的基本物质有哪些?
这个问题有点模糊,我们可以分几个层次来说。
现代科学认为,宇宙中可见物质只占不到5%,不可见物质占有95%以上。
什么是可见物质呢?就是我们地球啊,地球上的人啊猪啊猫啊狗啊,江河湖海、山川旷野都算,加上日月星辰、星系星云等等,凡能够见到的都属于可见宇宙,这些所有的,包括宇宙尘埃都加起来,只占宇宙总质量的4.9%。
而不可见宇宙由暗物质暗能量组成,占据宇宙总量的95.1%。其中暗能量占据68.3%,暗物质占据26.8%。也就是说可见物质只是暗物质的不到五分之一,是所有看不见东西总量的二十分之一。
暗物质暗能量是什么呢?既然看不见怎么能够说它们存在呢?
这才是科学与吃瓜群众不一样的地方。吃瓜群众认为眼见为实,科学认为实验观测才能证明。所谓观测不光是观,还要“测”。这么一测,就测出了宇宙中异常现象。
根据万有引力定律,一个星系的质量完全不具备保持这种状态的引力,经过计算形成这种引力的物质比可见物质大若干倍,于是人们把这种物质称为“暗物质”。研究发现,这种暗物质是将宇宙连接起来的主要力量。
进一步研究发现,宇宙膨胀在不断加快,其中起主导作用的是某种力量,这种力量就是所谓的暗能量。这种暗能量不断的消耗暗物质,使的宇宙质量不断减少,从而膨胀加快。暗能量是驱动宇宙运动的主要力量。
暗物质和暗能量都都不会吸收、反射或者辐射光,不与电磁波发生任何作用。而人类现代所有的观测都是通过电磁波,包括可见光和不可见光,因此无法使用现代技术直接观测到暗物质暗能量。但通过间接测算,这些物质都是在那里主导和影响着宇宙运行。
几十年来,科学家们花费巨大的人类物力财力,企图让这些隐藏的玩意露出其本来面目,但迄今收效甚微,对暗物质暗能量的研究还只能处于猜想状态。但这种能量和物质的存在已经确切无疑。
从这个意义上来说,是不是暗物质暗能量是宇宙的基本物质呢?如果不是,那又如何解释宇宙的命运和归宿都取决于暗物质和暗能量的较量呢?
暗物质和暗能量的较量,最终鹿死谁手,还难见分晓。
不过最终谁是胜利者,将决定宇宙归宿的不同。
如果一直是暗能量占主导地位,宇宙将永远膨胀下去,最终有两种归宿。一种是大撕裂,宇宙中可见物质承受不了膨胀速度越来越快,上到天体,下到原子、质子、中子以及电子等各种粒子都被撕裂,现存可见物质将不复存在。有科学家计算出这种撕裂的时间只有260多亿年。
还有一种死法就是永远膨胀下去,所有天体相互距离越来越远,宇宙可见物质越来越疏松,最终相互都看不见,恒星等宇宙能量全部消耗殆尽,空间密度为零,温度为绝对零度,宇宙以热寂或冷寂方式死亡。
如果最终暗物质的力量终于反败为胜,宇宙膨胀到一定时间会到达一个临界点,然后开始收缩,在引力作用下收缩越来越快,最终导致时空塌陷,归结到奇点。这种死法是宇宙从哪儿来,又回到哪儿去。宇宙从一个奇点大爆炸而来,又回归到一个奇点,时空在那里开始,又在那里终结。
或许在遥远的某一个时刻,宇宙又会在爆炸中出现,但那已经是另外一个宇宙了,与我们没有一根毛关系了。我们人类以及所有本宇宙的文明,在本宇宙尚未终结前,早就完结了,完结的一点遗迹也没有。
现在我们来说说可见的4.9%宇宙什么最多。
在宇宙可见物质中,最多的是氢,质量约占可见物质总量的75%;其次是氦,约占可见物质总量的24%;还剩下的约1%,是其他的各种元素。这些元数据包括氧0.085%、碳0.036%、氖0.012%、氮0.011%、镁0.004%、硅0.004%、铁0.003%、硫0.002%等等。
我们现在已经发现宇宙中存在118种元素,氢和氦是最轻的元素,在宇宙天体元素丰度研究中,一般把氢和氦以外的元素称为重元素。宇宙中存在的118种元素在地球上都存在,其中有92种是自然界发现的,26种是人工制造出来的。即便是人工制造的,也是自然界存在的,否则是无法制造出来的,只不过这些元素或极微量或半衰期(寿命)太短,难以在自然界存在而已。
太阳元素与宇宙丰度差不多,只不过重元素多那么一丢丢。因为太阳不是宇宙原始星云所生,而是诞生于一坨超新星大爆炸后散布到天空的次生星云,其中已经蕴含着恒星核聚变和超新星大爆发激发出来的重元素。
地球质量只有太阳的33万分之一,是太阳系中重元素的聚集星球之一,元素丰度当然与宇宙完全不同。
在地球上,各种元素的丰度为:氧48.06%、硅26.30%、铝7.73%、铁4.75%、钙3.45%、钠2.74%、钾2.47%、镁2.00%、氢0.76%、其他0.76%。
在地球上生存的生物体内,包括人体,也是由这些元素组成,人体内常规元素有60余种,包括不常见元素,几乎攘括了全部已知元素种类。所以,我们认知的世界,都是由各种元素组合而成的,包括人类。
因此,我们按照宇宙中可见物质元素丰度来定的话,是不是氢和氦是宇宙中最基本的物质呢?
现在我们来了解一下宇宙中可见物质形态。
如果按照物质的存在形式来分类,我们地球上的物质主要有固态、液态、气态。但在宇宙中,人们发现物质形态已经有了8种,除了我们地球常见的三态,还有等离子态、波色爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态、电子简并态、中子简并态等。
这些物质形态我在过去问答和文章中都多有阐述,有兴趣者可以前往查阅,这里就不多扯了。
地球上,最常见的物质形态是固态、液态和气态。
我们使用的各种工具和衣食住行,大体都是固态,江河湖海是生物生命的基础,是水,属于液态,我们呼吸的空气看不到,但无处不在,属于气态。
而在可见宇宙中,最常见最多的物质形态是等离子体。
所谓等离子体就是由被剥夺了部分电子的原子团,与脱离原子的自由电子团搅和在一起的“电浆”,整个“电浆”还是呈中性,其运动受电磁力支配。简单的说,就是宇宙恒星都是由等离子体组成的球,这些等离子球占据了宇宙的可见物质的90%以上,向太空源源不断的辐射出能量。
从这个意义上来说,等离子体才是宇宙中最多的囝形态,是基本物质。
结论:所谓构成宇宙基本物质概念比较模糊,我们根据不同的分类可以得出不同的答案。
如:
根据宇宙可见物质和不可见物质总量划分,不可见物质是宇宙的基本物质,其中最多的是暗能量,占有宇宙总量的68.3%;
根据可见物质中元素丰度来划分,氢元素是宇宙中最多的元素,因此是宇宙最基本物质,占可见物质的75%;
按照物质的不同形态来划分,等离子体是宇宙中最多的物质形态,因此是宇宙基本物质形态,占物质形态比重的90%以上。
不知道这位朋友对这种划分满意否?大家认为宇宙的基本物质是什么呢?各抒己见吧。
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