'暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?'

地球 宇宙 太陽系 黑洞 銀河 體育 鍾銘聊科學 2019-08-21
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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

我們如果通過理論去計算,就會發現理論上太陽繞著銀河系質心的速度應該是160km/s,而實際上,太陽的速度竟然是220km/s。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

我們如果通過理論去計算,就會發現理論上太陽繞著銀河系質心的速度應該是160km/s,而實際上,太陽的速度竟然是220km/s。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

實際速度比理論快得多,按照剛才的結論,應該是存在額外的引力才能夠做到。那這額外的引力到底從哪來的呢?

剛發現這樣現象的時候,科學家也很納悶。這個現象不止是發生在銀河系,很多星系也有這樣的現象,最早發現這樣的現象是基於觀測其他星系的結果。

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今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

我們如果通過理論去計算,就會發現理論上太陽繞著銀河系質心的速度應該是160km/s,而實際上,太陽的速度竟然是220km/s。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

實際速度比理論快得多,按照剛才的結論,應該是存在額外的引力才能夠做到。那這額外的引力到底從哪來的呢?

剛發現這樣現象的時候,科學家也很納悶。這個現象不止是發生在銀河系,很多星系也有這樣的現象,最早發現這樣的現象是基於觀測其他星系的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

於是,科學家不得不假設存在一種物質,它提供了額外的引力,但是我們的觀測手段沒有辦法觀測到它的存在。他們把這種物質叫做暗物質。

暗物質在哪?

假設存在了暗物質,並不意味著我們就知道它的屬性,它具體存在於哪裡和它本身的屬性是有關係的。關於暗物質的假設理論有特別多,但是目前比較主流的是冷暗物質假說(Cold Dark Matter)。

首先,暗物質之所以不容易被觀測到,是因為我們是通過電磁輻射來觀測的,所以,冷暗物質的“暗”其實就來源於這裡;同時構成暗物質的粒子其實移動特別緩慢,因此,冷暗物質的“冷”就是這麼來。

你可能不能理解,“冷”和移動緩慢有什麼關係?其實我們在定義溫度時,在微觀尺度上物體分子熱運動的劇烈程度。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

我們如果通過理論去計算,就會發現理論上太陽繞著銀河系質心的速度應該是160km/s,而實際上,太陽的速度竟然是220km/s。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

實際速度比理論快得多,按照剛才的結論,應該是存在額外的引力才能夠做到。那這額外的引力到底從哪來的呢?

剛發現這樣現象的時候,科學家也很納悶。這個現象不止是發生在銀河系,很多星系也有這樣的現象,最早發現這樣的現象是基於觀測其他星系的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

於是,科學家不得不假設存在一種物質,它提供了額外的引力,但是我們的觀測手段沒有辦法觀測到它的存在。他們把這種物質叫做暗物質。

暗物質在哪?

假設存在了暗物質,並不意味著我們就知道它的屬性,它具體存在於哪裡和它本身的屬性是有關係的。關於暗物質的假設理論有特別多,但是目前比較主流的是冷暗物質假說(Cold Dark Matter)。

首先,暗物質之所以不容易被觀測到,是因為我們是通過電磁輻射來觀測的,所以,冷暗物質的“暗”其實就來源於這裡;同時構成暗物質的粒子其實移動特別緩慢,因此,冷暗物質的“冷”就是這麼來。

你可能不能理解,“冷”和移動緩慢有什麼關係?其實我們在定義溫度時,在微觀尺度上物體分子熱運動的劇烈程度。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

粒子平均動能越大,也就是運動得越歡快,溫度就越高,而絕對零度,實際上就是在粒子幾乎就在原地振動。(這還是不確定性原理導致的)

所以,粒子移動得慢,說明溫度就低,也就是“冷”。基於這樣的認識,科學家就開始思考什麼樣的粒子時符合這樣的特質?

目前來說,有兩種主流的看法:

  1. 大質量弱相互作用粒子:這種粒子是目前還未知的,科學家也在考慮是不是通過大型粒子對撞機來找到它。
  2. 大質量緻密暈天體:這一類包括黑洞、白矮星、中子星等一些暗淡的恆星或者不發光的行星。
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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

我們如果通過理論去計算,就會發現理論上太陽繞著銀河系質心的速度應該是160km/s,而實際上,太陽的速度竟然是220km/s。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

實際速度比理論快得多,按照剛才的結論,應該是存在額外的引力才能夠做到。那這額外的引力到底從哪來的呢?

剛發現這樣現象的時候,科學家也很納悶。這個現象不止是發生在銀河系,很多星系也有這樣的現象,最早發現這樣的現象是基於觀測其他星系的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

於是,科學家不得不假設存在一種物質,它提供了額外的引力,但是我們的觀測手段沒有辦法觀測到它的存在。他們把這種物質叫做暗物質。

暗物質在哪?

假設存在了暗物質,並不意味著我們就知道它的屬性,它具體存在於哪裡和它本身的屬性是有關係的。關於暗物質的假設理論有特別多,但是目前比較主流的是冷暗物質假說(Cold Dark Matter)。

首先,暗物質之所以不容易被觀測到,是因為我們是通過電磁輻射來觀測的,所以,冷暗物質的“暗”其實就來源於這裡;同時構成暗物質的粒子其實移動特別緩慢,因此,冷暗物質的“冷”就是這麼來。

你可能不能理解,“冷”和移動緩慢有什麼關係?其實我們在定義溫度時,在微觀尺度上物體分子熱運動的劇烈程度。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

粒子平均動能越大,也就是運動得越歡快,溫度就越高,而絕對零度,實際上就是在粒子幾乎就在原地振動。(這還是不確定性原理導致的)

所以,粒子移動得慢,說明溫度就低,也就是“冷”。基於這樣的認識,科學家就開始思考什麼樣的粒子時符合這樣的特質?

目前來說,有兩種主流的看法:

  1. 大質量弱相互作用粒子:這種粒子是目前還未知的,科學家也在考慮是不是通過大型粒子對撞機來找到它。
  2. 大質量緻密暈天體:這一類包括黑洞、白矮星、中子星等一些暗淡的恆星或者不發光的行星。
暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

不過,目前來看,第一種假設的可能性更高一點。為什麼這麼說呢?

這是因為,科學家通過理論計算,得到了暗物質在宇宙中的佔比,它比已知物質總量的5倍還要多。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

我們如果通過理論去計算,就會發現理論上太陽繞著銀河系質心的速度應該是160km/s,而實際上,太陽的速度竟然是220km/s。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

實際速度比理論快得多,按照剛才的結論,應該是存在額外的引力才能夠做到。那這額外的引力到底從哪來的呢?

剛發現這樣現象的時候,科學家也很納悶。這個現象不止是發生在銀河系,很多星系也有這樣的現象,最早發現這樣的現象是基於觀測其他星系的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

於是,科學家不得不假設存在一種物質,它提供了額外的引力,但是我們的觀測手段沒有辦法觀測到它的存在。他們把這種物質叫做暗物質。

暗物質在哪?

假設存在了暗物質,並不意味著我們就知道它的屬性,它具體存在於哪裡和它本身的屬性是有關係的。關於暗物質的假設理論有特別多,但是目前比較主流的是冷暗物質假說(Cold Dark Matter)。

首先,暗物質之所以不容易被觀測到,是因為我們是通過電磁輻射來觀測的,所以,冷暗物質的“暗”其實就來源於這裡;同時構成暗物質的粒子其實移動特別緩慢,因此,冷暗物質的“冷”就是這麼來。

你可能不能理解,“冷”和移動緩慢有什麼關係?其實我們在定義溫度時,在微觀尺度上物體分子熱運動的劇烈程度。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

粒子平均動能越大,也就是運動得越歡快,溫度就越高,而絕對零度,實際上就是在粒子幾乎就在原地振動。(這還是不確定性原理導致的)

所以,粒子移動得慢,說明溫度就低,也就是“冷”。基於這樣的認識,科學家就開始思考什麼樣的粒子時符合這樣的特質?

目前來說,有兩種主流的看法:

  1. 大質量弱相互作用粒子:這種粒子是目前還未知的,科學家也在考慮是不是通過大型粒子對撞機來找到它。
  2. 大質量緻密暈天體:這一類包括黑洞、白矮星、中子星等一些暗淡的恆星或者不發光的行星。
暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

不過,目前來看,第一種假設的可能性更高一點。為什麼這麼說呢?

這是因為,科學家通過理論計算,得到了暗物質在宇宙中的佔比,它比已知物質總量的5倍還要多。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,它真的是黑洞,中子星之類的天體,那意味著,宇宙中佈滿了這些天體,如果是這樣的話,很多恆星早就被這些黑洞和中子星吞噬掉了,你敢想象太陽系內存在一個黑洞?那太陽和幾大行星還真不夠人家吃的。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

我們如果通過理論去計算,就會發現理論上太陽繞著銀河系質心的速度應該是160km/s,而實際上,太陽的速度竟然是220km/s。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

實際速度比理論快得多,按照剛才的結論,應該是存在額外的引力才能夠做到。那這額外的引力到底從哪來的呢?

剛發現這樣現象的時候,科學家也很納悶。這個現象不止是發生在銀河系,很多星系也有這樣的現象,最早發現這樣的現象是基於觀測其他星系的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

於是,科學家不得不假設存在一種物質,它提供了額外的引力,但是我們的觀測手段沒有辦法觀測到它的存在。他們把這種物質叫做暗物質。

暗物質在哪?

假設存在了暗物質,並不意味著我們就知道它的屬性,它具體存在於哪裡和它本身的屬性是有關係的。關於暗物質的假設理論有特別多,但是目前比較主流的是冷暗物質假說(Cold Dark Matter)。

首先,暗物質之所以不容易被觀測到,是因為我們是通過電磁輻射來觀測的,所以,冷暗物質的“暗”其實就來源於這裡;同時構成暗物質的粒子其實移動特別緩慢,因此,冷暗物質的“冷”就是這麼來。

你可能不能理解,“冷”和移動緩慢有什麼關係?其實我們在定義溫度時,在微觀尺度上物體分子熱運動的劇烈程度。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

粒子平均動能越大,也就是運動得越歡快,溫度就越高,而絕對零度,實際上就是在粒子幾乎就在原地振動。(這還是不確定性原理導致的)

所以,粒子移動得慢,說明溫度就低,也就是“冷”。基於這樣的認識,科學家就開始思考什麼樣的粒子時符合這樣的特質?

目前來說,有兩種主流的看法:

  1. 大質量弱相互作用粒子:這種粒子是目前還未知的,科學家也在考慮是不是通過大型粒子對撞機來找到它。
  2. 大質量緻密暈天體:這一類包括黑洞、白矮星、中子星等一些暗淡的恆星或者不發光的行星。
暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

不過,目前來看,第一種假設的可能性更高一點。為什麼這麼說呢?

這是因為,科學家通過理論計算,得到了暗物質在宇宙中的佔比,它比已知物質總量的5倍還要多。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,它真的是黑洞,中子星之類的天體,那意味著,宇宙中佈滿了這些天體,如果是這樣的話,很多恆星早就被這些黑洞和中子星吞噬掉了,你敢想象太陽系內存在一個黑洞?那太陽和幾大行星還真不夠人家吃的。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

不僅如此,暗物質還具有一個特點,那就是不參與電磁力和強相互作用。要了解這些,我們必須先知道,在宇宙中存在四大作用力,分別是引力、電磁力、強相互作用、弱相互作用。它們是萬物的粘合劑,不過它們之間還是有區別的,比如說強度就相差很多。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

我們如果通過理論去計算,就會發現理論上太陽繞著銀河系質心的速度應該是160km/s,而實際上,太陽的速度竟然是220km/s。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

實際速度比理論快得多,按照剛才的結論,應該是存在額外的引力才能夠做到。那這額外的引力到底從哪來的呢?

剛發現這樣現象的時候,科學家也很納悶。這個現象不止是發生在銀河系,很多星系也有這樣的現象,最早發現這樣的現象是基於觀測其他星系的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

於是,科學家不得不假設存在一種物質,它提供了額外的引力,但是我們的觀測手段沒有辦法觀測到它的存在。他們把這種物質叫做暗物質。

暗物質在哪?

假設存在了暗物質,並不意味著我們就知道它的屬性,它具體存在於哪裡和它本身的屬性是有關係的。關於暗物質的假設理論有特別多,但是目前比較主流的是冷暗物質假說(Cold Dark Matter)。

首先,暗物質之所以不容易被觀測到,是因為我們是通過電磁輻射來觀測的,所以,冷暗物質的“暗”其實就來源於這裡;同時構成暗物質的粒子其實移動特別緩慢,因此,冷暗物質的“冷”就是這麼來。

你可能不能理解,“冷”和移動緩慢有什麼關係?其實我們在定義溫度時,在微觀尺度上物體分子熱運動的劇烈程度。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

粒子平均動能越大,也就是運動得越歡快,溫度就越高,而絕對零度,實際上就是在粒子幾乎就在原地振動。(這還是不確定性原理導致的)

所以,粒子移動得慢,說明溫度就低,也就是“冷”。基於這樣的認識,科學家就開始思考什麼樣的粒子時符合這樣的特質?

目前來說,有兩種主流的看法:

  1. 大質量弱相互作用粒子:這種粒子是目前還未知的,科學家也在考慮是不是通過大型粒子對撞機來找到它。
  2. 大質量緻密暈天體:這一類包括黑洞、白矮星、中子星等一些暗淡的恆星或者不發光的行星。
暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

不過,目前來看,第一種假設的可能性更高一點。為什麼這麼說呢?

這是因為,科學家通過理論計算,得到了暗物質在宇宙中的佔比,它比已知物質總量的5倍還要多。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,它真的是黑洞,中子星之類的天體,那意味著,宇宙中佈滿了這些天體,如果是這樣的話,很多恆星早就被這些黑洞和中子星吞噬掉了,你敢想象太陽系內存在一個黑洞?那太陽和幾大行星還真不夠人家吃的。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

不僅如此,暗物質還具有一個特點,那就是不參與電磁力和強相互作用。要了解這些,我們必須先知道,在宇宙中存在四大作用力,分別是引力、電磁力、強相互作用、弱相互作用。它們是萬物的粘合劑,不過它們之間還是有區別的,比如說強度就相差很多。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

其中強相互作用最強,電磁力其次,弱相互作用第三,引力最弱。強相互作用和弱相互作用保證了原子核可以形成,電子不至於掉落到原子核內。而電磁力,保證了原子可以形成,原子間和分子間的作用力都是通過電磁力來完成。而引力則是星系的粘合劑。

在冷暗物質模型中,冷暗物質只參與弱相互作用,而且發生作用概率極其低,和這個類似的其實還有中微子,我們的身體每秒鐘會有100萬億個中微子穿過,我們還不知情。而冷暗物質也是一樣,所以,暗物質也是佈滿整個空間,而且還會穿過我們的身體,只是因為不發生作用,我們無法感知到。因此,暗物質實際上無處不在,我們的地球上,太陽系中,銀河系中都有。當然,凡事並不絕對,目前也有發現幾個星系沒有暗物質,至於為什麼目前還不得而知。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

我們如果通過理論去計算,就會發現理論上太陽繞著銀河系質心的速度應該是160km/s,而實際上,太陽的速度竟然是220km/s。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

實際速度比理論快得多,按照剛才的結論,應該是存在額外的引力才能夠做到。那這額外的引力到底從哪來的呢?

剛發現這樣現象的時候,科學家也很納悶。這個現象不止是發生在銀河系,很多星系也有這樣的現象,最早發現這樣的現象是基於觀測其他星系的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

於是,科學家不得不假設存在一種物質,它提供了額外的引力,但是我們的觀測手段沒有辦法觀測到它的存在。他們把這種物質叫做暗物質。

暗物質在哪?

假設存在了暗物質,並不意味著我們就知道它的屬性,它具體存在於哪裡和它本身的屬性是有關係的。關於暗物質的假設理論有特別多,但是目前比較主流的是冷暗物質假說(Cold Dark Matter)。

首先,暗物質之所以不容易被觀測到,是因為我們是通過電磁輻射來觀測的,所以,冷暗物質的“暗”其實就來源於這裡;同時構成暗物質的粒子其實移動特別緩慢,因此,冷暗物質的“冷”就是這麼來。

你可能不能理解,“冷”和移動緩慢有什麼關係?其實我們在定義溫度時,在微觀尺度上物體分子熱運動的劇烈程度。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

粒子平均動能越大,也就是運動得越歡快,溫度就越高,而絕對零度,實際上就是在粒子幾乎就在原地振動。(這還是不確定性原理導致的)

所以,粒子移動得慢,說明溫度就低,也就是“冷”。基於這樣的認識,科學家就開始思考什麼樣的粒子時符合這樣的特質?

目前來說,有兩種主流的看法:

  1. 大質量弱相互作用粒子:這種粒子是目前還未知的,科學家也在考慮是不是通過大型粒子對撞機來找到它。
  2. 大質量緻密暈天體:這一類包括黑洞、白矮星、中子星等一些暗淡的恆星或者不發光的行星。
暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

不過,目前來看,第一種假設的可能性更高一點。為什麼這麼說呢?

這是因為,科學家通過理論計算,得到了暗物質在宇宙中的佔比,它比已知物質總量的5倍還要多。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,它真的是黑洞,中子星之類的天體,那意味著,宇宙中佈滿了這些天體,如果是這樣的話,很多恆星早就被這些黑洞和中子星吞噬掉了,你敢想象太陽系內存在一個黑洞?那太陽和幾大行星還真不夠人家吃的。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

不僅如此,暗物質還具有一個特點,那就是不參與電磁力和強相互作用。要了解這些,我們必須先知道,在宇宙中存在四大作用力,分別是引力、電磁力、強相互作用、弱相互作用。它們是萬物的粘合劑,不過它們之間還是有區別的,比如說強度就相差很多。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

其中強相互作用最強,電磁力其次,弱相互作用第三,引力最弱。強相互作用和弱相互作用保證了原子核可以形成,電子不至於掉落到原子核內。而電磁力,保證了原子可以形成,原子間和分子間的作用力都是通過電磁力來完成。而引力則是星系的粘合劑。

在冷暗物質模型中,冷暗物質只參與弱相互作用,而且發生作用概率極其低,和這個類似的其實還有中微子,我們的身體每秒鐘會有100萬億個中微子穿過,我們還不知情。而冷暗物質也是一樣,所以,暗物質也是佈滿整個空間,而且還會穿過我們的身體,只是因為不發生作用,我們無法感知到。因此,暗物質實際上無處不在,我們的地球上,太陽系中,銀河系中都有。當然,凡事並不絕對,目前也有發現幾個星系沒有暗物質,至於為什麼目前還不得而知。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

暗物質有什麼用?

那暗物質有什麼用呢?實際上,我們剛才也提到,引力是星系的粘合劑。而暗物質是已知物質的5倍還要多,因此,星系之所以可以形成,完全是需要暗物質的幫助,如果沒有了暗物質,星系中的那些天體沿著切線飛出去。因此,宇宙誕生的早期就有暗物質了,正是在暗物質的引力作用下,才逐漸形成了星系,才有了銀河系,有了太陽系。

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說起暗物質,其實很多人都納悶這到底是什麼東西?為什麼科學家特別熱衷於尋找暗物質?對於這樣的東西,我們很容易問出哲學三問來:到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

今天,我們就來講一講暗物質。

暗物質到底是什麼?

要了解暗物質到底是什麼,我們就得先搞清楚“引力”。我們可以想象一下,有一種神器的大炮,它能把炮彈打出任意的速度。那接下來,如果我們徒手拿一個炮彈,然後鬆手,炮彈就會自由落體掉在地面上,這是地球引力吸引的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們用大炮來打,讓炮彈稍微具備一點初速度,那就會是下面這樣:

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,我們再讓大炮打出的炮彈快到一定程度,那這炮彈就很有可能繞著地球轉起來。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

這個時候,我們繼續讓炮彈的初速度再快一旦,那這個炮彈繞著圈子就會更大一點。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果我們再大幅度去增加炮彈的速度,那這個炮彈就很有可能擺脫地球的引力,飛出去。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

基於這些發現,我們至少可以下這麼一個結論,物體是不是繞著一個天體轉,和這個物體的速度以及它的引力有關,速度越快,所需要的引力就越大。

而多少速度對應多少引力,我們可以用牛頓的萬有引力理論進行計算。瞭解這些,我們再回過頭看星系,就拿銀河系來說吧,

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

我們如果通過理論去計算,就會發現理論上太陽繞著銀河系質心的速度應該是160km/s,而實際上,太陽的速度竟然是220km/s。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

實際速度比理論快得多,按照剛才的結論,應該是存在額外的引力才能夠做到。那這額外的引力到底從哪來的呢?

剛發現這樣現象的時候,科學家也很納悶。這個現象不止是發生在銀河系,很多星系也有這樣的現象,最早發現這樣的現象是基於觀測其他星系的結果。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

於是,科學家不得不假設存在一種物質,它提供了額外的引力,但是我們的觀測手段沒有辦法觀測到它的存在。他們把這種物質叫做暗物質。

暗物質在哪?

假設存在了暗物質,並不意味著我們就知道它的屬性,它具體存在於哪裡和它本身的屬性是有關係的。關於暗物質的假設理論有特別多,但是目前比較主流的是冷暗物質假說(Cold Dark Matter)。

首先,暗物質之所以不容易被觀測到,是因為我們是通過電磁輻射來觀測的,所以,冷暗物質的“暗”其實就來源於這裡;同時構成暗物質的粒子其實移動特別緩慢,因此,冷暗物質的“冷”就是這麼來。

你可能不能理解,“冷”和移動緩慢有什麼關係?其實我們在定義溫度時,在微觀尺度上物體分子熱運動的劇烈程度。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

粒子平均動能越大,也就是運動得越歡快,溫度就越高,而絕對零度,實際上就是在粒子幾乎就在原地振動。(這還是不確定性原理導致的)

所以,粒子移動得慢,說明溫度就低,也就是“冷”。基於這樣的認識,科學家就開始思考什麼樣的粒子時符合這樣的特質?

目前來說,有兩種主流的看法:

  1. 大質量弱相互作用粒子:這種粒子是目前還未知的,科學家也在考慮是不是通過大型粒子對撞機來找到它。
  2. 大質量緻密暈天體:這一類包括黑洞、白矮星、中子星等一些暗淡的恆星或者不發光的行星。
暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

不過,目前來看,第一種假設的可能性更高一點。為什麼這麼說呢?

這是因為,科學家通過理論計算,得到了暗物質在宇宙中的佔比,它比已知物質總量的5倍還要多。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

如果,它真的是黑洞,中子星之類的天體,那意味著,宇宙中佈滿了這些天體,如果是這樣的話,很多恆星早就被這些黑洞和中子星吞噬掉了,你敢想象太陽系內存在一個黑洞?那太陽和幾大行星還真不夠人家吃的。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

不僅如此,暗物質還具有一個特點,那就是不參與電磁力和強相互作用。要了解這些,我們必須先知道,在宇宙中存在四大作用力,分別是引力、電磁力、強相互作用、弱相互作用。它們是萬物的粘合劑,不過它們之間還是有區別的,比如說強度就相差很多。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

其中強相互作用最強,電磁力其次,弱相互作用第三,引力最弱。強相互作用和弱相互作用保證了原子核可以形成,電子不至於掉落到原子核內。而電磁力,保證了原子可以形成,原子間和分子間的作用力都是通過電磁力來完成。而引力則是星系的粘合劑。

在冷暗物質模型中,冷暗物質只參與弱相互作用,而且發生作用概率極其低,和這個類似的其實還有中微子,我們的身體每秒鐘會有100萬億個中微子穿過,我們還不知情。而冷暗物質也是一樣,所以,暗物質也是佈滿整個空間,而且還會穿過我們的身體,只是因為不發生作用,我們無法感知到。因此,暗物質實際上無處不在,我們的地球上,太陽系中,銀河系中都有。當然,凡事並不絕對,目前也有發現幾個星系沒有暗物質,至於為什麼目前還不得而知。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

暗物質有什麼用?

那暗物質有什麼用呢?實際上,我們剛才也提到,引力是星系的粘合劑。而暗物質是已知物質的5倍還要多,因此,星系之所以可以形成,完全是需要暗物質的幫助,如果沒有了暗物質,星系中的那些天體沿著切線飛出去。因此,宇宙誕生的早期就有暗物質了,正是在暗物質的引力作用下,才逐漸形成了星系,才有了銀河系,有了太陽系。

暗物質到底是什麼?在哪裡?有什麼用?

關於暗物質,我們就說到這裡。

最後,我們來總結一下,暗物質是星系的粘合劑,正是由於它參與了引力作用,使得我們的星系得以形成。但是它不參與強相互作用和電磁相互作用,因此我們感受不到它的存在,也觀測不到。

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