暗物质和暗能量几乎成为人人都知道的宇宙组成物,然而科学无法证实暗物质存在,也无法证明其不存在。
暗物质(宇宙总质能的26.8%)
暗物质并非一类物质,而是所有未知物质的总称。
20世纪,天文学家意识到将星系中的可见物质加起来,产生的引力并不足以维持星系的完整性,宇宙中必定存在“丢失的质量”,而人类目前无法进行观测和干预,这类物质被统称为“暗物质”。
由于暗物质尚不能通过任何手段检测,因此科学家无法证明暗物质的真实性,只能通过可见物质的各类现象,推断暗物质存在的可能性,比如:
螺旋星系的引力主要来源于中心的超大质量黑洞,按照可见物质的引力作用,螺旋星系的内部应该比外侧的旋转速度快,然而螺旋星系内部和外侧的旋转速度基本一致,说明还存在未知的引力作用。
根据宇宙微波背景辐射,可见物质大约只占宇宙总质能的5%不到,绝大多数的质能尚未被发现,很有可能就是暗物质和暗能量。
相比人类所了解的5%,暗物质和暗能量决定了宇宙的未来,如果人类无法探究暗物质和暗能量的真相,那么将很难真正了解宇宙。
暗能量(宇宙总质能的68.3%)
暗能量是被认为是宇宙发展的核心动力。
宇宙大爆炸以来,宇宙并没有减速的迹象,而是一直在加速膨胀,这意味着有一种特殊的能量在推动宇宙,这就是暗能量。
与万有引力不同,暗能量提供“排斥力”,宇宙受到暗能量的作用而不断加速膨胀,“宇宙边缘”普遍认为其没有质量,因此不受相对论影响,可以加速到光速,甚至超越光速,人类无法观测到的宇宙边缘,或许早已处于超光速膨胀。
暗能量,象征着宇宙黑暗的未来。
如果宇宙膨胀速度超越光速,最终影响到人类生活的区域,那么人类附近的天体都将以光速逃逸,这时候所有天体的光芒都无法跟上逃逸速度,从而导致人类无法直接观测到任何天体,除非找到超越光速的方法。
随着宇宙不断膨胀,恒星逐渐死亡,被黑洞吞噬,宇宙最终将失去全部光芒,成为一片巨大、黑暗的空虚之地。
暗物质和暗能量是“错误”吗?
随着天文学家对宇宙观测,发现了一个特殊的星系——蜻蜓44星系。
这个星系的独特之处,就是可见物质非常少,天文学家通过50个天文望远镜形成矩阵观测,才捕捉到蜻蜓44星系的微弱光亮。然而通过质量计算,天文学家发现该星系可见物质仅占1%,其余99%都是暗物质。
该星系被分类为“超扩散星系”,几乎全部由暗物质组成,此外天文学家也发现过几乎不含暗物质的星系,这让很多科学家对暗物质和暗能量产生了怀疑。
天体物理学家基本依靠万有引力理论和相对论进行天文计算和观测,如果这两个理论都存在缺陷呢?
宇宙的每一个物质都是天文数字,如果理论公式出现略微的偏差,对于整体数据来说就是巨大的偏移,或许暗物质和暗能量根本不存在,只是理论缺陷所产生的错误概念。目前科学家正在尝试修订引力学系统,希望可以发现不包含暗物质的天体运动学。
总结:
科学的发展是一条坎坷的道路,翻开从古至今的科学书籍,所有理论都是在改错中进步,现代物理学的支柱,或许在多年之后就是错误的。
虽然科学理论会出现错误,但只有“眼见为实”,是唯一不变的真理!暗物质和暗能量究竟是否存在,或许只有当我们亲眼看到,才能结束这场争论。