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多维空间与暗物质


http://www.jslib.org.cn   2017-06-05 17:22:00    

 

  何谓宇宙,“宇宙”是万物的总称,是时间和空间的统一。宇宙是物质世界,不依赖于人的意志而客观存在,并处于不断运动和发展中,在时间上没有开始没有结束,在空间上没有边界没有尽头。《淮南子》往古来今谓之宙,四方上下谓之宇。世界一词包括了时间和空间两层含义 ,“世”代表时间,“界”代表空间。宇宙由物质、暗物质和暗能量构成,物质是感官及科技手段能捕捉到的, 暗物质是指那些自身不发射电磁辐射,也不与电磁波相互作用的一种物质。暗物质的密度非常小,但是数量庞大,因此它的总质量很大,它们代表了宇宙中26%的物质含量,其中人类可见的只占宇宙总物质量的5%不到(约4.9%)。暗物质无法直接观测得到,但它能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到。人们目前只能通过引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。如星系自转曲线、黑洞等。暗能量是由物质与暗物质相互作用产生的力量。人类到目前为止对宇宙的研究表明:27%的宇宙是由暗物质组成的,暗物质就像胶水一样把所有物质连接在一起。新的一项研究发现,一部分暗物质正在消失,而导致他们消失的原因则是暗能量。暗能量很有可能在消耗着暗物质,如果这一推论正确那这种现象将对宇宙的未来产生重大的影响。相关结果已经发表在了物理学评论快报上,暗能量和暗物质并不会吸收、反射或者辐射光,所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。于是研究测试它们的性质变得十分困难。天文学家们一直以来通过观测一些宇宙结构和物质受引力的影响以及能够探测到的辐射来研究这一概念。
  所谓多维空间,“维”是一种度量,在三维空间坐标上,加上时间,时空互相联系,就构成四维时空。现在科学家的理论认为整个宇宙是十一维的,只是人类的理解只能理解到3维。0维空间没有长宽高,单纯的一个点,如奇点;一维空间只有长度;二维空间是平面世界,只有长度和宽度;三维空间有长宽高 。立体世界我们肉眼亲身感觉到看到的世界,客观存在的现实空间就是三维空间,具有长、宽、高三种度量。三维空间是静态的,加上时间动态是四维 。高维世界里的五维空间上两条时间线如同二维空间(如报纸上的两个对角点)不能直接到达,而把报纸对折就可以直接到达报纸上的对角点。在六维空间中正如把二维空间弯曲一样,五维空间也可以弯曲,产生了六维空间,在六维空间中可以直接到达五维时间线上的任意一点。 
  暗物质的存在有着很多证据:星系自转曲线,星系与星系团观测,宇宙微波背景辐射,大量的黑洞等。2015年12月17日凌晨,我国首颗天暗物质粒子探测卫星“悟空”号在酒泉卫星发射中心发射升空,将去太空寻找暗物质存在的证据,这是人类在探索宇宙核心秘密的进程中迈出重要步伐,它由万有引力定律证实存在,却从未被直接观测到。科学家估算,宇宙中包含5%的普通物质,它们组成了包括地球在内的星系、恒星、行星等发光和反光物质,其余95%是看不见的暗物质和暗能量。天文学家发现许多星系中都存在额外的看不见的引力源。他们把宇宙的膨胀速度大小,跟所有观测到的星系、尘埃、辐射等等物质的总质量放进广义相对论方程里比较。结果发现宇宙的总质量远远大于已知物质的总质量。 现在已经知道了两种暗物质--中微子和黑洞。但它们占比很微小的,暗物质中的绝大部分现在还不清楚。寻找暗物质的意义一方面源自人类对于未知的好奇心和求知欲,另一方面,科学研究的价值和意义虽然有时在短期内无法显现,但往往能带来一些“副产品”,给科技和生活带来变革。(王斐)



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