发信人: Aadmiral.bbs@ptt.cc (A上将)
※ 引述《eitherevo (Mr. 躺平)》之铭言：
: 刚才看一个节目 想说什麽 宇宙中 80% 遍布著黑物质
: 又说 我们所能体会到的 是 正物质 有四种力 重力 电磁力 核力 反核力
: 可是黑暗物质 中存在著更多无法探查到的力
: 更说 其实宇宙应该是有11维度空间的
: 现在我们只有研究到 三度空间 + 时间 就是四度空间
: 有没有人能用比较浅白的语言 聊聊这方面的知识
後来的讨论已经与"黑暗物质"离得太远...
那个节目我也有看到,就是黄创夏把他一知半解的名词拿出来拼凑而已,实际上
黑暗物质在天文学上的讨论,相对於此讨论串之後的那一大堆量子物理学和弦论
没有太大的关系
我以我所知道的黑暗物质故事来惱鐯块砖吧
故事要从"宇宙怎麽量大小"开始谈起...
量天之尺
在上个世纪初,人类的宇宙观还不如今日所知的那麽深远,对於银河的太小的宇宙
的形状还不清楚,主要是因为我们还不知道要怎麽度量恒星的距离
1912年,美国哈佛大学的荷瑞塔.李薇特女士Henrietta Leavitt,她是个天文记录抄写
员(性别岐视的关系)她在记录小麦哲伦星系的造父变星(一种变光星,因为恒星反应不稳
定而会周期性的改变光度,如同闪烁灯一样)时,她发现一个很重要的恒星特性:
"相同周期的造父变星,他们的物理光度应该相同。如果周期相同,而我们的视星等有不同
那必定是距离改变了亮度"
她这个重大的发现,使我们知道要怎麽去比对各个恒星的距离,也就是测量宇宙的方法
李薇特的发现,经过哈洛.夏普里的发扬光大,终於量出我们银河系的大小,可惜夏普里
当时高估了,他把我们的银河计算成直径30万光年,这是因为银河里的细微黑暗星云
会把远方星光给减弱,使得他高估了银河的大小(黑暗星云并非黑暗物质)
不过夏普里他就此自满,他认为银河系就是整个宇宙了,所以虽然他正确的理解银河系
却还不知道什麽叫宇宙。
当时与夏普里持相反看法的,是另一名理论天文学家希伯.柯提斯。柯提斯认为银河
差不多1万光年,而我们的银河并非宇宙当中唯一的银河系。於是夏普理就很不满的
与他的朋友艾德文.哈伯抱怨「柯提斯把我的银河看的太小了!」
不过他的朋友哈伯淡淡的说「我已经用造父变星法,确定仙女星云(M31 Andromeda
nebula)绝对不在我们银河系内,因为她距离我们230万光年!」
於是,真正找出宇宙大小答案的,是哈伯!而M31,从此改名叫 Andromeda galaxy仙女星系!
这还只是个开始,从造父变星法发明之後,天文学家多半是先去找远方星系的造父变星
找到後,比对我们知道的造父变星,再用光度的衰退一算,就大致上知道星系的距离
说老半天还没讲到黑暗物质...就快了,就快了
黑暗物质是爱因斯坦提出来的
在天文学上有了巨大进步的同时,爱因斯坦则发明了广义相对论,从此物理学进入了
量子时代(不过爱因斯坦本人却不太敢相信量子物理,他是感性上不敢相信)
就以广义相对论来推导宇宙公式,结果他发现,现行的重力不足以使这麽大的宇宙,
保持平衡,所以他在公式里加了个负值,使宇宙达到他所理想的不变动状况,这就是
宇宙常数,他自己知道这纯粹是他的主观意识作祟,所以他也很心虚,他自己希望
更多的发现能解答宇宙常数就竟存在不存在,後来...
哈伯在观察远方银河系的时候,发现这些银河系,有"红位移"的现象,也就是说,这些
银河系,正在远离当中,代表说,宇宙不是不变动的,宇宙是在膨胀的!当爱因斯坦知道後
他惊呼"宇宙常数真是我一生最大的败笔!"
是败笔吗?
哈伯这个宇宙膨胀的发现震惊了天文学界,这有几个角度来切入,第1,膨胀的力量哪来?
第2,过去的宇宙必定比较小,当我们不断回推,是否会发现宇宙曾经挤在一个点上?
还有第3,宇宙会这麽一直膨胀下去吗?
所以有天文学家就笑称,难道我们的宇宙是一场大爆炸(Big Bang)後出现的?
从此,大爆炸理论就成为宇宙诞生最主要的说法
但是,对宇宙质量的计算,发现我们把所有已知的发现都加进去,还是达成不了宇宙如今
的规模,这只反应了一件事:不是我们漏算,而是我们看不到!
所以,只有再把"爱因斯坦的失败"给列入,才能得到正确的答案,也就是说,黑暗物质
(旧名宇宙常数)再度败部复活
黑暗物质要放哪里?
在我的小时候,也就是80年代,当时的天文学对宇宙的未来还无法确定,当时比较
流行的说法:宇宙是膨胀与缩小的循环。也就是,当大爆炸後,宇宙开始扩张,然後因为重
力的关系,宇宙会愈胀愈慢,终於停了下来,然後往回缩,宇宙愈来愈小愈来愈小,缩
到了一个点,然後又爆炸...
这种讲法很单纯,不过没有观察的根据,到了90年代後,天文学家发现银河系并非均匀状
而是成现泡沫结构,我们的银河系与巨大的星系团都在泡沫膜上,而中间有著巨大的
空洞,空洞的直径超过4亿光年(小时候的天文杂志一直都在讨论"长城结构"The Great
Wall)
那空洞里头是什麽?黑暗物质就正好填入!於是乎,当时认为,我们的宇宙,是3成的可见物质
和7成的黑暗物质,故事似乎就此结案
终於看见黑暗物质了
到了90年代末,愈来愈多巨大的望远镜造出来,而各种非光学的望远镜也开始服役
像是钱卓西卡X光望远镜就非常重要,终於发现,在银河系的边缘,有一些远方的星光
会不知原因的增加亮度,像是前方有个透镜一样,这种效应是巨大的重力场才会有的反应
但是我们却无法接收到那个巨大重力物质的光!於是,证实了黑暗物质的存在,而且,他们
不在远方,就在银河系的旁边!
更重要的是,这些黑暗物质,还纠正了我们银河系的形状,使其不会分散
我们都知道,我们的银河系,是个漂亮的螺旋状,但是光靠银河中心的巨大黑洞,是没有办法
约束银河系边缘物质的飞散(就像雨天时,转雨伞,雨水会往四周飞散一样)
但是我们的银河系却长期保持完整,唯一合理解就是,旁边有巨大的重力物质在看守
,也就是黑暗物质了!
那黑暗物质倒底是什麽?
很遗憾的是,我们还是不知道
一黑还有一黑深!
黑暗物质是宇宙中的主导力量吗?并不是!到了21世纪,更大的发现吓坏了天文学家
天文学家发现,宇宙不但没有收缩,还在加速向外扩!目前宇宙可能扩大到1千亿光年!
这股巨大的力量远超过我们所知的任何力量,也不是用黑暗物质能解释的!
因为这是一股巨大的排斥力,而非吸引力!
也就是说,牛顿告诉我们,物体都会相互吸引,所以叫万有引力。但是现在宇宙却告诉我
们有股巨大的排斥力在吹大整个宇宙!
这已经完全无法用现有的物理学去解释,这股能量是什麽,完全不知道
只能叫"黑暗能量"
目前天文学家估计,我们宇宙,可见物质约占2% ,黑暗物质占28% ,而黑暗能量则占了70%
而且愈来愈多!
就这样啦~~宇宙的秘密不但没解开,而且愈来愈多了
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