5個宇宙學問題,解密你的天文困惑

2020-09-06   科技數碼睿泙

原標題:5個宇宙學問題,解密你的天文困惑

我想知道他們是否能製造出能接收暗物質的東西?

我假設你說的「接收」暗物質是指能夠「看見」,而不是「得到」它,因為一般來說,我們可能需要先看到它。

無論如何,天文學家肯定在尋找暗物質。如果它真的存在的話,我想我們最終會找到它。有關暗物質一種可能的解釋即它是一堆我們看不清楚的非常微弱的普通物質(比如暗淡的恆星或黑洞)。人們一直在尋找這樣的東西,但還沒有找到很多,至少還不夠。

暗物質也可能是一些非常奇怪的東西,比如新粒子、其他宇宙或額外維度.有一些關於新粒子是什麼的想法,或許它們有一天能被類似粒子加速器之類的東西探測到。人們現在也在進行一些實驗,專門尋找這些暗物質粒子,但還沒有得出任何結論。像其他宇宙或額外維度的解釋可能要等更長的時間才能被證明……

我想知道,關於不止一個宇宙存在的已知理論積累了什麼依據?此外,我們還能稱它為「宇宙」嗎?

有時人們把不止一個宇宙的概念稱為「多元宇宙」。這主要是推測,因為物理定律(正如我們今天所理解的那樣)阻止我們了解其他宇宙。然而,科學家確實考慮過這些問題。基本上,我們目前還不能很好地理解宇宙形成的最初時刻(「大爆炸」)來判斷我們的宇宙是否獨一無二。

除了何時何地的概念在最開始的瞬間沒有被很好定義,但可能導致大爆炸的條件確實存在於其他地方(其他時候?)這是我們現有理論的一個失敗。在引力與其他三種基本自然力「統一」之前,這仍將是一個非常具有思辨性的話題。即使這樣,第一個瞬間也可能是未知的,其他宇宙的存在也是未知的。

他們說宇宙在膨脹。嗯,它會擴展到哪裡呢?我不能很好地理解你可以從虛無中得到某物(空間上)的概念。根據多元宇宙理論,如果我們的宇宙在膨脹,其他宇宙會收縮嗎?有沒有可能存在一個沒有邊界的球形宇宙?

你問了一個很好的問題(最近我教宇宙學的時候,大四的學生經常問我這個問題!)你問題的基本答案是宇宙沒有膨脹成任何東西。它就是簡單地變大了。最好想一個簡單的類比。假設我們生活在一個逐漸變大的行星表面,因此地球的表面積,也就是陸地面積,將會擴大。

現在,你可能會說,在這種情況下,行星本身正在向以前的真空膨脹,你是對的。但是,只有當你從行星的二維表面「退後一步」,把行星看作一個三維物體時,你才會看到這個事實。當涉及到整個宇宙(四維,三維空間+時間)時,沒有其他維度可以讓我們「後退」進去,以看到宇宙的膨脹。我們所能感覺到的就是宇宙變得越來越大,就像我們能看到一個膨脹的行星的表面積變得越來越大一樣。

如果暗物質的比例比我們所能看到、理解和感知的要大,那麼暗物質是如何工作的,我們又如何知道暗物質的存在?如果我們意識到或者沒有意識到它的存在,它如何影響著我們的生活?

我們推斷暗物質的存在是因為我們感知到了它的引力影響。即使我們不能直接看到它,我們能看到的東西通過重力對它做出反應。所以如果只有我們能看到的恆星和氣體的質量,我們看到恆星在星系中繞軌道運行的速度會比它們應該的速度要快得多。這些觀測到的運動使我們推斷出我們看不見的額外質量的存在——暗物質。

現在有大量的天文學證據指向這個方向:螺旋星系的旋轉速度,引力透鏡對光線的彎曲,豐富星系團中單個星系的速度,以及許多其他物質。我們中的一些人認為這是暗物質一定存在的確鑿證據。嚴格地說,我們所掌握的證據是質量差異——要麼存在暗物質,要麼我們在解釋觀測到的運動時犯了一些錯誤。暗物質存在的真正確鑿證據將是實驗室對暗物質粒子的檢測。如果宇宙中到處都是這種物質,我們應該能夠找到一種方法來找到它們!事實上,現在正在進行的許多實驗都在試圖做到這一點。

暗物質對我們生活的影響不是直接的,但是影響著我們的哲學。一個由恆星構成的宇宙似乎與一個由看不見的物質構成的宇宙大不相同,在這個宇宙中,恆星(以及行星和人類)都是事後的產物。儘管我們大多數人認為這是不可能的,但仍然存在這樣一種可能性,即過度運動是由於我們對物理定律(重力)的理解失敗而引起的,而不是暗物質的存在。如果這樣的事情被證明是正確的,它將對我們看待宇宙的方式產生影響,就像哥白尼提出的那樣,地球可能繞著太陽轉,而不是太陽繞著地球轉。沒有任何實際意義-但同樣很重要!

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.astro.umd

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