暗物质问题
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宇宙学中的奥卡姆剃刀原理和暗物质问题在宇宙学研究中,奥卡姆剃刀原理是一个重要的原则。
这个原理最初来自于14世纪的英国神学家威廉·奥卡姆,他认为:对于相同的效果,应该尽量采用最简单的理论。
在宇宙学中,奥卡姆剃刀原理的应用一般指的是:在解释现象时,应该尽可能用最简单的理论或假设,而不落入复杂和无用的推论中。
因为过度复杂的理论往往不能被证实,而简单的理论则更加易于验证。
然而,在解释宇宙演化过程中,科学家们发现,有些现象无法被简单的理论所解释。
比如,宇宙中大量的“暗物质”。
在宇宙学中,暗物质是一种没有电磁相互作用的物质,因此无法探测到它的位置和性质。
而科学家发现,暗物质占据了宇宙中密度的约27%,成为了宇宙学中的重要组成部分。
然而,目前尚无法解释暗物质的来源和性质。
暗物质的存在是通过引力的影响来进行探测的。
比如,科学家可以观察到星系旋转速度的变化,这种变化是由暗物质的引力所导致的。
而在宇宙学的早期,暗物质的存在也可以通过宇宙微波背景辐射的观测得到证实。
然而,暗物质的研究也面临着困难。
一个问题是它的性质是什么?有人认为暗物质是由仅仅与相互作用弱的基本粒子组成的,称之为“弱相互作用玻色子”。
还有人则认为暗物质可能是粒子的凝聚体。
另一个问题是暗物质的来源是什么?科学家们提出很多关于暗物质来源的假说,最有名的一个是“大爆炸后暗物质的残留”。
根据这个假说,暗物质在宇宙的早期密度更高,而在宇宙膨胀过程中,暗物质随着宇宙的改变而逐渐扩散。
此外,还有人提出了暗物质是由宇宙黑暗能量的作用形成的可能性。
暗物质问题是宇宙学中的一个重要问题,尚未得到完全解决。
但是,科学家们在不断地研究和探索中,相信会找到真相。
在这个过程中,奥卡姆剃刀原理也将继续发挥作用,帮助科学家找到更简单、更真实的科学解释。
理论物理学中的宇宙大爆炸与暗物质宇宙大爆炸是20世纪初提出的一种宇宙学的假设,旨在解决当时宇宙的原始状态问题。
根据宇宙大爆炸理论,宇宙起源于一个非常高密度、高温度、高压力的早期宇宙状态,随着时间的流逝,宇宙逐渐冷却膨胀,最终形成看到的我们今天的宇宙。
宇宙大爆炸理论的提出极大地促进了理论物理学的发展和进步,同时也提供了更多的可能性,可以让我们更好地了解宇宙的起源、演化和未来发展方向。
但与此同时,也带来了许多问题和挑战,例如,暗物质问题。
暗物质是指宇宙中大部分质量组成,在当时的科学技术尚不能观测、检测和理解。
据目前的研究估算,暗物质可以占据整个宇宙物质的约85%,而所有我们目前看到的可见物质只占据宇宙物质总量的15%。
要想更好地理解宇宙的演化和未来走向,必须解决暗物质问题。
关于暗物质的研究,目前有许多猜测和假说。
其中,最有可能的一种假说是暗物质是由一种新的未知粒子构成,我们称其为暗物质粒子。
暗物质粒子具有质量和非零的自旋,但它们与普通物质的交互较弱,不会直接参与电磁相互作用,从而不会再光谱中留下任何痕迹。
随着科学技术的进步,我们获得了越来越多的实验数据和观测结果,也有了更多的理论揭示,可以更好地帮助我们解决暗物质问题。
例如,利用超导量子干涉仪、宇宙线望远镜、大型黑洞望远镜和超大质量计算机等现代科学技术,可以寻找到可能存在的暗物质粒子。
同时,利用大规模计算机模拟则可以模拟暗物质在宇宙演化过程中的作用和表现,从而更好地理解宇宙的演化历程。
此外,理论物理学家还提出了很多有关宇宙大爆炸和暗物质的假说和理论。
例如,《暗物质假说》提出,暗物质是由达克粒子构成的,它们是一种基本粒子,可以解释为什么我们目前还无法检测到暗物质。
此外,还有一些假说认为暗物质可能是一种超对称粒子,它们与暗物质相互作用,同时也可以用来解释宇宙运动的性质和演化规律。
总的来说,宇宙大爆炸和暗物质都是极其重要的物理学问题,同样也是科学技术发展的动力源泉。
世界十大物理学难题
以下是目前被认为是世界十大物理学难题的问题:
1. 暗物质的本质:暗物质是一种我们无法直接观测到的物质,但是它的存在可以解释宇宙中星系的分布和运动方式。
目前我们还不清楚暗物质的本质是什么。
2. 暗能量的本质:暗能量是一种我们无法直接观测到的能量,但是它的存在可以解释宇宙的加速膨胀。
目前我们还不清楚暗能量的本质是什么。
3. 量子重力问题:量子重力是一个非常复杂的问题,因为量子力学和广义相对论之间存在矛盾。
目前我们还没有一个统一的理论来描述这个问题。
4. 引力量子化问题:引力是一种基本的力量,但是我们还没有一个量子化的引力理论。
目前我们还不清楚如何将引力量子化。
5. 黑洞信息丢失问题:黑洞是一种非常神秘的天体,它们可以吞噬一切,包括光。
目前我们还不清楚在黑洞中发生的物理过程中,信息是否会丢失。
6. 宇宙初始奇点问题:宇宙初始奇点是宇宙大爆炸的起点,但是我们还不清楚它的性质和状态。
7. 量子纠缠问题:量子纠缠是一种非常奇特的现象,两个量子粒子之间的状态会瞬间相互影响,即使它们之间距离
很远。
目前我们还不清楚这种现象的本质是什么。
8. 高能物理中的基本粒子问题:高能物理中的基本粒子是构成宇宙的基本组成部分,但是我们还不清楚它们之间的相互作用和本质。
9. 宇宙背景辐射问题:宇宙背景辐射是宇宙大爆炸留下的遗迹,但是我们还不清楚它的起源和本质。
10. 量子计算问题:量子计算是一种基于量子物理原理的计算方式,但是目前我们还没有一个可靠的量子计算机。
什么是暗物质它在宇宙中扮演何角色关键信息项1、暗物质的定义2、暗物质的性质和特征3、暗物质在宇宙中的分布4、暗物质对宇宙结构形成的影响5、暗物质与星系旋转曲线的关系6、暗物质在引力作用中的表现7、探测暗物质的方法和技术8、目前对暗物质的研究进展9、暗物质研究面临的挑战和未解决的问题1、暗物质的定义暗物质是一种无法通过电磁波的观测进行研究,也就是不与电磁力产生作用的物质。
目前,我们主要是通过其引力效应来推测暗物质的存在。
11 暗物质的不可见性由于不与电磁辐射相互作用,暗物质不能被直接观测到,包括通过可见光、红外线、紫外线、X 射线和伽马射线等各种电磁波段。
12 与普通物质的区别与构成我们日常所见物体的普通物质相比,暗物质具有截然不同的性质,普通物质能够参与电磁相互作用,从而可以被各种观测手段所探测。
2、暗物质的性质和特征暗物质具有一些独特的性质和特征,这些性质和特征使得它在宇宙中表现出与众不同的行为。
21 弱相互作用虽然不参与电磁相互作用,但暗物质可能具有极弱的非引力相互作用,例如弱相互作用。
22 高速度弥散暗物质粒子可能具有较高的速度弥散,这意味着它们的速度分布较为广泛。
23 冷、温、热暗物质的分类根据其速度和温度特性,暗物质可以分为冷暗物质、温暗物质和热暗物质,不同类型的暗物质对宇宙结构的形成有着不同的影响。
3、暗物质在宇宙中的分布暗物质在宇宙中的分布并非均匀的,而是呈现出一定的规律和特征。
31 星系团中的分布在星系团中,暗物质通常分布在星系团的外围区域,形成了一个巨大的暗物质晕,为星系团的稳定提供了重要的引力支撑。
32 星系中的分布在星系内部,暗物质也存在,并且其分布与星系的形态和结构密切相关。
33 宇宙大尺度结构中的分布在宇宙的大尺度结构上,暗物质的分布形成了丝状和片状的结构,为星系和星系团的形成和演化提供了基础框架。
4、暗物质对宇宙结构形成的影响暗物质在宇宙结构的形成和演化过程中起着至关重要的作用。
挑战反物质和暗物质存在的科学问题宇宙是人类一直以来探究的研究领域之一,人类对于宇宙的认知和理解不断深入,然而反物质和暗物质的存在依然是科学家难以解决的问题之一。
本文将从物理学和天文学两个角度分别阐述挑战反物质和暗物质存在的科学问题。
一、反物质以我们所熟知的物质为例,物质由离子、原子、分子等组成。
而在理论上,同样存在着反离子、反原子和反分子,它们构成了反物质。
正物质和反物质几乎具有相同的质量大小,但是它们的电荷和其他物理性质完全相反。
倘若两种物质接触,它们会在极短时间内完全湮灭,释放出极其巨大的能量。
这是反物质的特殊之处。
1、反物质的来源反物质在自然界中相对较少,科学家在实验室中能够制造少量反物质。
反物质可以通过高能粒子加速器产生。
在加速器的碰撞过程中,两个高能粒子相撞,产生许多能量,这个能量又会转化为一些物质和反物质粒子。
反粒子会和粒子湮灭,释放出极为巨大的能量。
2、反物质的难题反物质的存在对我们理解宇宙提出了一些非常感兴趣的问题,特别是在宇宙学上。
现代宇宙诞生于大爆炸。
在大爆炸之后,平衡相对于物质和反物质,也就是说,有一半宇宙是由反物质构成的。
那么,宇宙到底为什么没有反物质呢?宇宙中物质的数量远远超过了反物质,这是因为反物质和物质互相湮灭,最终变成能量。
然而,如果在宇宙大爆炸之后,宇宙产生了相同数量的物质和反物质,那么当两者互相湮灭之后,它们会变成一些无法再次转化为物质和反物质的射线。
因此,人们认为,在宇宙大爆炸之后,如果可以有一些微弱的不对称性使得物质比反物质稍稍多一些,那么随着时间的流逝,反物质将会减少,留下越来越多的物质。
反物质理论要解释的就是为什么物质比反物质更多。
二、暗物质除了反物质之外,另一个挑战科学家的问题是暗物质。
暗物质是一种只和引力力交互的物质,它不与光子或其他基本粒子发生相互作用,因此无法直接探测到。
目前,暗物质的存在只能通过测量它产生的引力,进而得出存在的间接证据。
1、暗物质的证据数十年来,科学家已经从天文观测到了许多暗物质的证据。
“暗物质”是什么,为什么科学家们一直在研究它?暗物质是指在宇宙中没有发出或反射可见光的物质,但却由于其引力作用而被证实存在。
科学家们一直在研究暗物质,是为了揭示宇宙中一些未能被解释的现象。
下面列举了3个科学家们研究暗物质的原因:1.解释星系旋转速度早期的天文学家曾经认为,星系的旋转速度应该随着距离中心的偏离而减慢。
但是,这个假想却被事实所否定。
在星系的外部,旋转速度是很稳定的。
这个稳定的旋转速度导致了一个非常困惑的问题:为什么星系会以这样的速度旋转而不发生坍塌?这就是暗物质的一个例子——暗物质善于承受引力,与普通的物质不同,它不会发生坍塌,因此,可以帮助解释星系的旋转速度。
2.解决宇宙学拓展速度问题描述宇宙学扩张的基本物理学原理是:越远的星系会以越快的速度远离我们。
这个原理取决于暗能量,因为一个完全由暗物质构成的宇宙是不可能的。
暗能量是另一个未能被解释的现象——它是一种反重力物质,可扭曲宇宙的空间时间结构,导致宇宙的加速扩张。
暗物质与暗能量一起,则协同作用,形成了“暗物质暗能量宇宙学模型”,可以解释宇宙学现象。
3.验证引力波引力波是爱因斯坦广义相对论的预测结果,它们是由能量和动量在时空中传播的扰动,类似于石头投入池塘中的波纹。
暗物质的存在可以通过引力波的探测来验证,暗物质会通过引力作用来操纵物体的运动,这些物体包括引力波探测器中的测量设备。
综上所述,暗物质扮演着揭示宇宙中未解之谜的关键角色。
虽然暗物质在现实生活中不可见,但是它对于了解宇宙的演化和解决宇宙学问题至关重要。
1. 宇宙是一个充满无穷奥秘的地方,每当我们探索这个广袤的宇宙时,总会发现一些令人困惑的现象和难解之谜。
在科学领域中,有许多问题至今无法得到确切的答案,这些问题挑战着人类的智慧和技术。
在本文中,我们将探讨宇宙中最难解的6个科学问题。
2. 首先,我们来看看宇宙中最常被提及的问题之一:黑暗物质。
黑暗物质是一种不发光、不与电磁波相互作用的物质,但其存在可以通过引力的观测来推断。
尽管黑暗物质占据了宇宙中大约85%的总质量,但我们对其成分和性质知之甚少。
科学家们一直在努力寻找黑暗物质的组成,并希望能够解开这个谜团。
3. 第二个难题是黑暗能量。
黑暗能量是一种假设中的力量,它被认为是引起宇宙膨胀加速的原因。
黑暗能量占据了宇宙总能量的约70%,但我们对其本质和工作方式了解甚少。
科学家们一直在试图推测黑暗能量的性质,但至今仍未取得重大突破。
4. 接下来是宇宙的起源和演化问题。
我们都知道,宇宙是从一个称为大爆炸的事件开始的,但我们对于宇宙之前发生了什么知之甚少。
科学家们正在努力寻找关于宇宙起源的更多证据,以及理解宇宙演化过程中的各种现象,如星系的形成和星际空间的扩张。
5. 第四个未解之谜是暗物质和普通物质之间的关系。
虽然我们已经确认了普通物质的存在,但我们对与之相互作用的暗物质了解甚少。
科学家们希望通过观测和实验来揭示暗物质的奥秘,并进一步了解宇宙中不同物质之间的关联。
6. 第五个难题是宇宙中存在的超大质量黑洞的起源和演化问题。
超大质量黑洞是宇宙中非常庞大且密度极高的天体,但我们对于它们是如何形成以及演化的过程知之甚少。
尽管科学家们已经发现了许多超大质量黑洞,但我们对它们的起源和演化过程仍然一无所知。
7. 最后一个难题是宇宙中存在的膜状结构。
科学家们已经发现了一些宇宙中存在的巨大薄膜状结构,这些结构被称为"超级薄红移面"。
然而,我们对于这些结构的形成原因和它们在宇宙中的作用了解甚少。
科学家们正在努力寻找更多关于这些膜状结构的证据,以揭示它们的性质和意义。
暗物质和暗能量对宇宙学理论的挑战暗物质和暗能量对宇宙学理论的挑战主要体现在以下几个方面:暗物质和暗能量的存在及其性质一直是天体物理学和宇宙学中的一个谜题。
尽管通过多种天文观测手段(如微波背景辐射、星系旋转曲线、引力透镜效应等)间接证实了它们的存在,但其具体本质仍然未知[1][7][12]。
例如,暗物质不参与电磁相互作用,因此无法直接探测到,只能通过引力效应来推断其存在[16]。
而暗能量则被认为是导致宇宙加速膨胀的主要原因,但其状态方程参数w的确定仍存在争议暗物质和暗能量的存在颠覆了传统的粒子物理和宇宙学标准模型。
例如,暗能量可能是一种动力学场,而不是静态的能量常数,这需要新的理论框架来解释[8][24]。
此外,暗物质粒子的假设也使得我们对宇宙的基本组成有了新的认识,例如中微子被认为是暗物质的一种候选者[5]。
暗能量和暗物质的研究不仅推动了天文学的发展,还可能引发一场物理学革命。
一些科学家认为,要成功解释宇宙加速膨胀的现象,很可能需要一场基础物理的革命。
例如,有研究提出修改引力理论或引入高阶导数来解决这些问题暗能量和暗物质的研究对于理解宇宙的最终命运至关重要。
暗能量加速膨胀导致超星团以外的结构无法形成,未来是否会停止加速膨胀尚不清楚[10]。
同时,暗物质的存在及其特性对星系和宇宙大尺度结构的形成也有重要影响对于暗物质和暗能量的研究,科学家们提出了多种假设和理论模型。
例如,有研究认为暗能量可能是空间本身的一种属性,随着空间的膨胀而增加。
另外,量子引力和物质时空统一理论有望为这些基本问题提供更深刻的认识总之,暗物质和暗能量对宇宙学理论提出了巨大的挑战,促使科学家们不断探索新的理论和方法以揭示其本质。
这些研究不仅丰富了我们对宇宙的认识,也可能带来一场重大的科学革命暗物质和暗能量的具体性质是什么,它们如何影响宇宙学理论?暗物质和暗能量是现代宇宙学研究中的两个关键概念,它们对理解宇宙的结构和演化具有重要意义。
3、暗物质问题《自然杂志》19卷4期的‘探索物理学难题的科学意义'的97个悬而未决的难题:28.宇宙中的暗物质是由什么粒子构成的?“我们至今所能达到的最远的距离为1.5亿光年,但在这个距离内我们已经发现天体在分散着,好像是受了一种扩散力似的。
我们暂时在这里这样结论,宇宙斥力已获得胜利,而支配着扩散。
”——A·S·爱丁顿,1932年。
在新世纪之初,美国国家研究委员会发布研究报告,列出了在新世纪需要解答的11个与宇宙有关的难题,并同时建议美国政府的研究机构加强协调,集中资源为这些难题寻找答案.这份题为《建立夸克与宇宙的联系:新世纪11大科学问题》的报告,是由19位权威物理学家和天文学家联合执笔.科学家们在报告中认为,暗物质和暗能量应该是未来几十年天文学研究的重中之重.“什么是暗物质”和“暗能量的性质是什么”,在报告所列出的11个大问题中分列为第一位和第二位。
2005年10月24日下午,著名物理学家、诺贝尔物理学奖获得者李政道来到清华大学大礼堂,参加纪念中国博士后流动站成立二十周年清华大学庆祝活动,并在会上发表演讲,向与会的千余名博士后阐述他对20、21世纪科学最大的谜的见解,暗物质和暗能量是世纪谜题。
李政道在演讲中指出,21世纪初科学最大的谜是暗物质和暗能量。
它们的存在,向全世界年轻的科学家提出了挑战。
暗物质存在于人类已知的物质之外,人们目前知道它的存在,但不知道它是什么,它的构成也和人类已知的物质不同。
在宇宙中,暗物质的能量是人类已知物质的能量的5倍以上。
暗能量更是奇怪,以人类已知的核反应为例,反应前后的物质有少量的质量差,这个差异转化成了巨大的能量。
暗能量却可以使物质的质量全部消失,完全转化为能量。
宇宙中的暗能量是已知物质能量的14倍以上。
李政道在《科技导报》2005年第5期上发表的专稿《在我的祖国纪念Einstein》,其中关于能量,有以下四段话:“我们人类能感知到的常规物质的能量(也就是已了解部分的宇宙),只占整个宇宙能量的5%或者更小些,其它95%的能量都不是由我们现在所知的物质构成的。
”“我们宇宙中的能量大多数是暗物质和暗能量,既看不见,也不知道是什么东西。
暗物质对所有我们能测量的光、电场、磁场、强作用(核的能力场)都不起任何作用,可是,暗物质有引力场(地心吸力就是引力场)。
通过引力场我们知道有暗物质存在,而且,暗物质的总能量比我们这类物质的总能量要大了5倍,或5倍以上。
可是对暗物质的其它性质,我们完全不知道! ”“暗能量的性质更是奇怪,它能产生一种负的压力。
Einstein 在20世纪早期就曾假设过负压力这种性质的存在。
后来,因为没有实验的支持,Einstein 就放弃了这一个方向。
在裂变和聚变反应中,反应前后物质的质量有少量的差异。
按照Einstein 的著名质能公式E=mc 2,这些少量的质量差异能够转化为巨大的能量。
而暗能量可以将物质质量全部消失,完全转化为能量!”“最近几年,通过哈勃太空望远镜,我们发现,我们的宇宙不仅是在膨胀而且是在加速地膨胀。
从它膨胀的加速度可以推算出,它是由于一种负压力也就是暗能量的存在才膨胀的。
而这暗能量的总量占据全宇宙能量的70%。
”麦克斯韦在1879年即将逝世时强调写道:“在形成一个前后不出现矛盾的以太结构的问题上,不论我们有多大的困难,而行星际之间和星际之间决不是空无所有的,而是被我们所不大了解的而且可能是最均匀的无疑是最大量的物体或物质实体所占据。
”宇宙中普遍存在着“暗物质”(目前未能科学证实的物质存在形式),有三点确认的证据:一是可观察宇宙具有确认的扁平体结构,这是宇宙背景辐射探测器和威尔金森各向异性探测器一致得到的观察结论。
既然是扁平体的宇宙结构,就必然有相应的宇宙总质量密度。
二是得到天文观察证明的星系或星系团的运动学质量值,这些我们已知的物质量,充其量只能满足这个扁平体结构所需要的总质量密度的4%。
三是螺旋星系内部空间的运动学效应,例如要保持太阳目前在银河系中的运动速度(每秒220千米),如果需要太阳所在位置的质量为1个单位的话,太阳实际的质量只占2.6%,97.4%的质量真还不知道藏在什么地方。
问题的严重性只需要用一句话就可以概括了;如果20世纪的科学理论只能让世人面对4%(或2.6%)可看得见的物理学天空(现有科学理论适用的范围),问题该有多么严重。
由于真空的特殊地位,李政道等许多理论物理学家都认为:现代物理的疑难可能都与真空有关。
李政道教授说:暗物质的存在有什么根据呢?现在我重点讲一下。
我们随便看一个星系,它的直径大约为20千秒差距(Kiloparsec )。
在星系的周边,随便哪个星,哪个灰尘或者气体云,都各以某一速度运动,离心力是速度的平方除以那一物体离中心的距离r ,这个离心力应跟引力相平衡,引力是牛顿常数跟星云里的质量相乘,除以r 的平方(即公式 r Vr GM 22,等式左边是重力加速度,右边是圆周运动的向心加速度,李政道教授在这里说的离心力,是因为物体在作圆周运动时,向心力与离心力的大小是相等的.).所以如果你已知某个星体离星云中心的距离r,我们测量这个星体的速度V,就可以算出在这个星云里面有多少物质存在。
以星系NGC3192为例,它的发光区域长约15千秒差距,但是到距离中心30千伯色处,星的速度还在增加,这表示除了看得见的物质外还有绝大多数是看不见的物质。
看得见是什么意思呢?除了眼睛看得见,也包括用电磁波、红外光可以测量。
看不见的暗物质不放可见光、红外光或电磁波,但它也有万有引力。
由于暗物质的存在,远离星系中心的物质的速度不随距离的增大而减少。
这种现象不是个别的,对所有测量过的967个星系,所有测量结果都是这样的,没有一个例外。
就是说所有的星系里面绝大多数的物质都是暗物质.(引自李政道.《物理学的挑战》。
【1】从20世纪70年代开始发现,在螺旋星系的外面区域观测到的恒星旋转速度和从星系的可见恒星分布按牛顿定律预见的公转速度之间存在偏差,天文学家认为存在着更多的物质不能被观察,称为暗物质。
80年代以前,天文学家认为暗物质与普通物质没有任何区别,然而星系形成的现代研究使宇宙学家相信暗物质中的可以观测到的部分必须具有和普通物质不同的形式,例如轴子、中微子等,现代基本粒子理论预言WIMPS粒子,但在实验上并没有被观测到。
看不见的暗物质不放可见光、红外光或电磁波,但它也有万有引力。
由于暗物质的存在,远离星系中心的物质的速度不随距离的增大而减少。
这种现象不是个别的,对所有测量过的967个星系,所有测量结果都是这样的,没有一个例外。
就是说所有的星系里面绝大多数的物质都是暗物质.中国科学院何祚庥院士认为,宇宙中是否除质子、中子,电子等“会”发光的物质以外,还存在着在原则上就不会发光的物质,或者说宇宙中是否存在占95%以上的暗物质和暗能量亦即透明物质的问题,这是当前宇宙论研究中一个重大的热点。
其实,在宇宙学的领域,直到现在也还没有解决“何谓暗物质”?暗物质有两种形式:一是热暗物质;二是冷暗物质。
热暗物质的最佳候选者是中微子。
但中微子构成暗物质的前提,是三种中微子之中,至少有某一种中微子具有静止质量。
至于冷暗物质,一般公认为带有超对称性质的中性重粒子。
去年威尔金森微波背景各向异性探测器(WMAP)和斯隆数字巡天(SDSS)天文观测以其对宇宙学参数的精确测量,进一步强有力地支持了这一模型。
这在人类探索宇宙奥秘和物质基本结构的道路上无疑是一个光辉的成就。
WMAP的结果告诉我们,宇宙中普通物质只占4%,23%的物质为暗物质,73%是暗能量, SDSS 也给出类似的结果。
从物质基本结构的观点出发,普通的物质,如树木、桌子以及我们人类本身,是由分子、原子构成。
然而分子、原子不是最基本的,目前已知的最基本的粒子是由粒子物理标准模型所描述的夸克和轻子以及传递相互作用的粒子(如光子,胶子等)。
北京正负电子对撞机就是系统地研究其中的粲(charm)夸克和陶(tau)轻子。
大量间接证据表明,宇宙中确实存在着暗物质。
―种理论认为,暗物质是由弱相互作用大质量粒子(Wimp)构成的。
计算机模拟显示,如果缺少了这部分物质,就无法构成现实的宇宙。
但由于暗物质本身的特性,要直接找到它们极为困难。
证实暗物质存在的最有效方法,就是找到弱相互作用大质量粒子。
美国著名物理学家斯莫林最近写了一本新书《物理学的困惑》(中译本),他对弦论、暗物质和暗能量理论所持的批判态度,以及物理学需要第二个爱因斯坦的呼吁,是令人深思的。
早在1943年英国物理学家阿瑟·米恩已经证明,利用牛顿引力理论可以很简单地导出弗里德曼方程,而弗里德曼方程就是现代标准宇宙学的基本方程。
参考俞允强先生的《大爆炸宇宙学》第16页。
现有宇宙学中许多结果,包括暗物质和暗能量的推论,以及宇宙学中所有的奇谈怪论,都是在弗里德曼方程基础上导出的。
罗伯逊-沃克度规导致膨胀宇宙中天体发出光的运动速度满足伽利略相加规则,违背光速与光源运动状态无关这一现代物理学基本规则,破坏光速不变原理。
因此罗伯逊—沃克度规描述的实际上是牛顿力学意义上的时空结构,不是现代物理学相对论意义上的时空结构。
其次是用了静态能量动量张量。
然而地球观察者与膨胀宇宙的物质之间存在相对运动速度,描述膨胀宇宙必须采用动态能量动量张量,不应当用静态的能量动量张量。
如果采用满足相对论光速不变的度规和动态能量动量张量,在爱因斯坦引力场方程基础上就得不到现有的弗里德曼方程。
参考文献:1 李政道——科学的发展:从古代中国到现在. 朱长超主编.《世界著名科学家演讲精粹》百花洲文艺出版社 1995年3月第1版第3次印刷附录1:哈勃望远镜发现暗物质环跨度约有260万光年 2007年05月16日 13:07:12这张由哈勃太空望远镜拍摄的照片显示的是太空中一个跨度约为260万光年的暗物质环。
美国宇航局15日报告说,一个天文学家小组利用哈勃太空望远镜探测到了位于遥远星系团中呈环状分布的暗物质。
天文学家们称,这是迄今为止能证明暗物质存在的最强有力的证据。
附录2:新华社/路透新华网华盛顿5月15日电(记者张忠霞)美国宇航局15日报告说,一个天文学家小组利用哈勃太空望远镜,探测到了位于遥远星系团中呈环状分布的暗物质。
天文学家们称,这是迄今为止能证明暗物质存在的最强有力的证据。
所谓暗物质是指宇宙中存在的一种不明性质的物质粒子,它的电磁放射和折射非常微弱,所以不能被直接探测到。
按照天文学界目前流行的理论,暗物质才是宇宙物质的“主宰”,而我们肉眼能见的普通物质如恒星、行星,所占质量只是宇宙中很小一部分。
暗物质不能被“看”到,但可测量到其存在的痕迹。
天文学家介绍说,借助“引力透镜”效应探测到的这个奇特暗物质环位于距地球50亿光年的一个编号为“CL0024+17”的星系。