暗物质到底是什么？“暗物质到底是什么？”，客观地说，我们现在还不知道暗物质是什么，否则我们也不会把它叫做暗物质了。可能要你要问题了， 为什么还会有暗物质这个概念呢？ 这其实是理论和实际观测过程中发现的巨大差距所导致的。具体来说是这样，上世纪30年代，两位天文学家先后发现了，星系中的恒星的移动速度大于理论值。 我们可以举个简单粗暴的例子，就说咱们所在的太阳系吧，太阳系其实是绕着银河系的质量在做运动。 同时，在上初高中甚至是大学物理课时，我们都有接触过牛顿的万有引力定律，根据牛顿的力学体系，我们可以计算出太阳的绕着银河系质心运动时的具体速度，算下来大概是160km/s，结果呢，实际上观测结果却是240km/s。 这个问题的出现让科学家开始思考到底是哪里出了问题。我们也可以思考一下，这样的情况可能是什么原因导致？ 很多人的第一反应是理论错了，但是牛顿的万有引力定律200多年来，在预测天体的运动时都精确不比，甚至科学家用牛顿力学还能预言海王星的存在。直到近现代，航空航天也还在大量运用牛顿力学，有些探测器在长达数年的航行中，最终达到预定地点和计划的时间差都在秒级，如果牛顿力学是错的，是不可能有这样的精准度。 那还有一种可能性，根据牛顿力学，运动速度越快，就需要越大的引力，这就意味着需要额外的质量来提供额外引力，所以可能存在着某种我们看不到的物质提供了这个额外的引力。 那这种猜想靠谱么？实际上，理论上是有可能的。这里就要提及宇宙中的四大作用力，分别是强力，弱力，电磁力和引力。 他们就想万物的粘合剂，让物质粒子可以聚合在一起，所以物质和物质之间就是依靠这四种相互作用。其中强力最强，电磁力次之，弱力排在第三，引力是最小的。 而我们在观测天体时用到的是电磁波，也就是利用的电磁相互作用。也就是说，如果存在不参与电磁相互作用的物质，我们就会很难观测到它，比如：中微子就属于这一类。中微子不参与强力和电磁力，由于每秒钟有10万亿个中微子穿过我们的身体，但我们根本无法察觉到。所以，这个提供额外引力的物质应该也是不参与强力和电磁相互作用的，只参与弱相互作用和引力。而由于弱相互作用发生的概率极其低并且强度也很小，引力强度则是十分小，因此，我们很难能够观测到，我们也被这种物质叫做暗物质。 暗物质在哪里？按照目前对于暗物质的相关研究来看，我们就主流的理论：冷暗物质模型。 这里的“冷”指的是构成暗物质的粒子运动特别缓慢；根据最新基于宇宙微波背景辐射的研究以及理论计算，我们可以知道暗物质的总量大概比于已知物质总量的5倍还要多。 因此，基于这两个点，科学家预计暗物质是大量存在的，并且广泛存在于宇宙空间当中。说白了，我们都被包裹在暗物质当中，只是我们看不到他们而已。（下图中，蓝色部分就是暗物质。） 暗物质有什么用？目前基于对暗物质的研究，暗物质将会有什么用处，产生什么样的影响力我们还无法预知。但我们知道现在的宇宙的样子是离不开暗物质的。 首先是在宇宙2亿岁时，也就是距今136亿年前后，宇宙中第一批恒星在分子云的引力坍缩后逐渐形成，但是根据计算发现，可能当时的物质间的引力还不足以使得分子云聚合成恒星，是由于暗物质的存在，提供了额外的引力，恒星才得以形成的。 其次，同样的问题出现在了星系上，目前来看，早期的星系能够形成也是仰仗着暗物质，而且这种情况持续至今，如果暗物质突然消失，那么星系就会崩盘乃至散架。 因此，暗物质的作用就像是恒星，尤其是星系的粘合剂。 |
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