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[艺论·研究] 科学家把暗物质和物质加起来发现宇宙质量还少三分之二,是什么呢

1 已有 386 次阅读   2020-08-01 18:22
科学家把暗物质和物质加起来发现宇宙质量还少三分之二,是什么呢 

宇宙学近期的发现证实,普通物质和暗物质还不足以解释宇宙 的结构。还有第三种成分未被发现,它并非物质,而是某种形式的暗能量。

这种神秘成分存在的第一批证据,来自于对宇宙几何形状的测 量。爱因斯坦的理论认为,所有的物质都会改变它周围空间和时间 的形状。因此,宇宙的整体形状就是由它内部全部的物质和能量来 主宰的。近期对宇宙大爆炸遗留下来的辐射所进行的研究表明,宇 宙的形状再简单不过了——它是扁平的!这个发现反过来也揭示出 了宇宙的总体质量密度。但是在将所有的暗物质和普通物质的潜在 来源加起来之后,天文学家们发现,他们还少了三分之二。

第二批证据提示人们,神秘的成分必定是一种能量。对远方的 超新星进行观察之后,科学家们发现宇宙扩张的速度并不像他们原 来所假定的那样在放慢;事实上,这种扩张的速度在增加之中。除非 存在着一种遍布宇宙的、不断地将时间和空间的结构向外推出的排 斥力,否则这种宇宙加速度是很难解释的。

暗能量为什么会产生一个排斥性的力场,这个问题有一点复杂。 量子理论认为,虚无的粒子可以突然出现,存在极短的时间,然后再 遁于无形。这就是说,宇宙的真空实际上并不是真正的空无一物。更 恰当地说,空间充满了低级能量,这种能量是在虚粒子和它们的反 物质伙伴短时间地存在和消失时所创造出来的,这个过程之后还有 一个被称为真空能的非常小的场存留下来。这种能量应该产生一种 负的压力,或者说排斥力,因而也就解释了宇宙的扩张为什么是在 加速。

可以考虑这样一个类比:如果你把一个空的气密容器上的密 封的活塞向后拉,你会在容器里制造出一个近似的真空。起初,'活塞 上几乎没有什么阻力,但是你拉出活塞越多,真空就越确实,活塞上 产生的对抗力也就越大。尽管外太空的真空能是由量子力学奇异的 定律,而不是由一个拉拽活塞的人灌输进去的,这个例子也不足以 说明负压力是如何产生排斥力的。

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