大家好,关于暗物质和暗能量很多朋友都还不太明白,今天小编就来为大家分享关于暗物质和暗能量有什么区别呢的知识,希望对各位有所帮助!

暗物质和暗能量有什么区别呢

在我们的宇宙当中有着很多未解之谜,等待人类去发现也正是如此现如今科学家们仍在加紧速度去研究这些宇宙中的未知秘密。但需要研究这些未知秘密,人们还需要延续几十年,乃至上百年一代又一代的科学家们,奋发图强,奋勇直追,才能研究出这些秘密。那么在宇宙中它的暗物质和暗能量究竟是什么?两者的一个区别究竟在哪些地方?其中的表现主要体现在以下几点。

暗物质和暗能量 暗物质和暗能量有什么区别呢
一、暗物质是参与构成宇宙的一种物质。

首先第一点就是暗物质它是参与宇宙构成的一种物质,这种物质它占占据着宇宙98%的质量。但这种东西人们看不见也摸不着,只能估摸它在宇宙中它是的的确确存在的,主要目前人类并没有一个很好的科技产品能够探测出它的存在。而暗能量却是另外一种东西,这种东西它也是能量的一种,只不过这种能量,它的爆发性比我们平常所知道的能量的爆发性更加的恐怖,很有可能这种东西就是宇宙大爆炸所爆发出来的能量。

二、暗能量是能量的另外一种形式。

其次,另外一点就是暗能量可能是能量的另外一种形式,这种形式的能量,它所产生的爆发可能比地球上的核能爆发产生的能量让更加的恐怖,而且爆发力更强,所释放的热量也足够巨大。这种能量可能就是宇宙大爆炸所释放的能量,毕竟要炸出一个宇宙,它的能量岂能不恐怖,威力出巨大。

三、两者的区别主要还是体现在两者的一个形势上面。

最后一点就是关于这两种东西,它们的区别就是一个是物质,一个是能量而暗物质,它是宇宙构成的一部分,而暗能量的话,它就是宇宙所释放的能量,这种能量人类目前还未探测了解过。

暗物质和暗能量的区别

暗物质(包括暗能量)被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题,它代表了宇宙中90%以上的物质含量,而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的10%不到。暗物质无法直接观测得到,但它却能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到。科学家曾对暗物质的特性提出了多种假设,但直到目前还没有得到充分的证明。

暗物质和暗能量 暗物质和暗能量有什么区别呢

几十年前,暗物质(dark matter)刚被提出来时仅仅是理论的产物,但是现在我们知道暗物质已经成为了宇宙的重要组成部分。暗物质的总质量是普通物质的6.3倍,在宇宙能量密度中占了1/4,同时更重要的是,暗物质主导了宇宙结构的形成。暗物质的本质现在还是个谜,但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话,那么由此形成的宇宙大尺度结构与观测相一致。不过,最近对星系以及亚星系结构的分析显示,这一假设和观测结果之间存在着差异,这同时为多种可能的暗物质理论提供了用武之地。通过对小尺度结构密度、分布、演化以及其环境的研究可以区分这些潜在的暗物质模型,为暗物质本性的研究带来新的曙光。

大约65年前,第一次发现了暗物质存在的证据。当时,弗里兹·扎维奇发现,大型星系团中的星系具有极高的运动速度,除非星系团的质量是根据其中恒星数量计算所得到的值的100倍以上,否则星系团根本无法束缚住这些星系。之后几十年的观测分析证实了这一点。尽管对暗物质的性质仍然一无所知,但是到了80年代,占宇宙能量密度大约20%的暗物质以被广为接受了。

在引入宇宙膨胀理论之后,许多宇宙学家相信我们的宇宙是平直的,而且宇宙总能量密度必定是等于临界值的(这一临界值用于区分宇宙是封闭的还是开放的)。与此同时,宇宙学家们也倾向于一个简单的宇宙,其中能量密度都以物质的形式出现,包括4%的普通物质和96%的暗物质。但事实上,观测从来就没有与此相符合过。虽然在总物质密度的估计上存在着比较大的误差,但是这一误差还没有大到使物质的总量达到临界值,而且这一观测和理论模型之间的不一致也随着时间变得越来越尖锐。

当意识到没有足够的物质能来解释宇宙的结构及其特性时,暗能量出现了。暗能量和暗物质的唯一共同点是它们既不发光也不吸收光。从微观上讲,它们的组成是完全不同的。更重要的是,像普通的物质一样,暗物质是引力自吸引的,而且与普通物质成团并形成星系。而暗能量是引力自相斥的,并且在宇宙中几乎均匀的分布。所以,在统计星系的能量时会遗漏暗能量。因此,暗能量可以解释观测到的物质密度和由暴涨理论预言的临界密度之间70-80%的差异。之后,两个独立的天文学家小组通过对超新星的观测发现,宇宙正在加速膨胀。由此,暗能量占主导的宇宙模型成为了一个和谐的宇宙模型。最近威尔金森宇宙微波背景辐射各向异性探测器(Wilkinson Microwave Anisotrope Probe,WMAP)的观测也独立的证实了暗能量的存在,并且使它成为了标准模型的一部分。

暗能量同时也改变了我们对暗物质在宇宙中所起作用的认识。按照爱因斯坦的广义相对论,在一个仅含有物质的宇宙中,物质密度决定了宇宙的几何,以及宇宙的过去和未来。加上暗能量的话,情况就完全不同了。首先,总能量密度(物质能量密度与暗能量密度之和)决定着宇宙的几何特性。其次,宇宙已经从物质占主导的时期过渡到了暗能量占主导的时期。大约在“大爆炸”之后的几十亿年中暗物质占了总能量密度的主导地位,但是这已成为了过去。现在我们宇宙的未来将由暗能量的特性所决定,它目前正时宇宙加速膨胀,而且除非暗能量会随时间衰减或者改变状态,否则这种加速膨胀态势将持续下去。

不过,我们忽略了极为重要的一点,那就是正是暗物质促成了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星,也就更谈不上今天的人类了。宇宙尽管在极大的尺度上表现出均匀和各向同性,但是在小一些的尺度上则存在着恒星、星系、星系团、巨洞以及星系长城。而在大尺度上能过促使物质运动的力就只有引力了。但是均匀分布的物质不会产生引力,因此今天所有的宇宙结构必然源自于宇宙极早期物质分布的微小涨落,而这些涨落会在宇宙微波背景辐射(CMB)中留下痕迹。然而普通物质不可能通过其自身的涨落形成实质上的结构而又不在宇宙微波背景辐射中留下痕迹,因为那时普通物质还没有从辐射中脱耦出来。

另一方面,不与辐射耦合的暗物质,其微小的涨落在普通物质脱耦之前就放大了许多倍。在普通物质脱耦之后,已经成团的暗物质就开始吸引普通物质,进而形成了我们现在观测到的结构。因此这需要一个初始的涨落,但是它的振幅非常非常的小。这里需要的物质就是冷暗物质,由于它是无热运动的非相对论性粒子因此得名。

在开始阐述这一模型的有效性之前,必须先交待一下其中最后一件重要的事情。对于先前提到的小扰动(涨落),为了预言其在不同波长上的引力效应,小扰动谱必须具有特殊的形态。为此,最初的密度涨落应该是标度无关的。也就是说,如果我们把能量分布分解成一系列不同波长的正弦波之和,那么所有正弦波的振幅都应该是相同的。暴涨理论的成功之处就在于它提供了很好的动力学出发机制来形成这样一个标度无关的小扰动谱(其谱指数n=1)。WMAP的观测结果证实了这一预言,其观测到的结果为n=0.99±0.04。

但是如果我们不了解暗物质的性质,就不能说我们已经了解了宇宙。现在已经知道了两种暗物质--中微子和黑洞。但是它们对暗物质总量的贡献是非常微小的,暗物质中的绝大部分现在还不清楚。这里我们将讨论暗物质可能的候选者,由其导致的结构形成,以及我们如何综合粒子探测器和天文观测来揭示暗物质的性质。

什么是“暗物质”和“暗能量”

到目前为止,物理学家和天文学家根据观测事实和理论推测,构建出各种各样的宇宙模型,其中最成功的是大爆炸宇宙模型,宇宙在加速膨胀也是公认的事实。而暗物质是基于现有引力理论的一种假想物质,暗能量是基于现有宇宙模型的一种假想能量。

暗物质和暗能量的存在能够解释一系列令人困扰的天文观测现象,也能在现有理论模型下能够很好地解释宇宙的演化和存在,可是还没有实验能够直接探测到暗物质和暗能量并为它们的存在进行决定性地描述。但是,很多新的观测现象都指向同一个事实:暗物质和暗能量是真实存在的。

一直以来,物理学对于物质本质的描述,朝着两个极限不断前进。一个是微观极限,现在已经深入到原子核内部;另外一个是宏观极限,现在已经扩展到整个宇宙。从微观上讲,标准模型能够解释到目前为止发现的大部分粒子,标准模型也是基于地球上的物质、对撞机产生的粒子以及宇宙射线而构建的;但是当人类将探索的触角伸向浩瀚无垠的宇宙的时候,发现了一些令人费解的现象。

20世纪30年代到70年代间,不少科学家在观测不同星系时发现引力质量比星系的光度质量大的多。自此,科学家指出宇宙间存在大量看不见的物质——如果只有可见物质参与引力相互作用,那么从星系中心到旋臂,随着半径的增大,旋转的速度会越来越低。根据天体物理的理论,这样会导致星系的不稳定。我们通过中学物理学过的引力圆周运动公式,也可以简单地得到这一结论。

但实际观测表明,稳定星系旋臂的转动速度随着半径增大,呈现出一个恒定速度,这样才会使星系保持稳定。而这个现象也说明,星系的大部分质量并不是集中在星系中心,而是有许多看不见的“暗物质”分布在整个星系,可见物质只是星系质量的一小部分。

我们知道,物理学发展至今,虽然理论物理已经可以完全独立发展,但理论正确与否,最终要经过可靠实验的检验,理论和实验相辅相成。暗物质的提出,虽然只是来源于科学家们的头脑风暴和数学计算,但是对于人类认识宇宙有着重要意义。至于理论最终会得到证实还是被推翻,还是要靠具体的实验探测来说话。