如何评价暗物质资本?
有人说暗物质占宇宙中物质的96%,对此你怎么看?有何依据?
据目前的观测科学家认为宇宙暗能量占75%,暗物质5%左右,而剩下的5%左右才是人类可观测的物质世界,人类连宇宙规律的0.1%都没了解到,科学永无终点。
大家可能都听说过宇宙在不断地膨胀,膨胀的速度甚至超过了光速,以至于目前可观测宇宙年龄只有138亿年,但是宇宙的范围达到了930亿光年,这930亿光年外是怎样的时候,以人类目前的观测手段无法了解。到宇宙膨胀的动力来自哪里呢?据科学家对观测到的宇宙物质、引力等分析,认为膨胀的动力就来自暗能量和暗物质,它们促使宇宙膨胀但有保持着引力质量等特性。
暗物质和暗能量的观测是现代科学的一个重点,目前人类并不知道它们是怎样的,我国在发射了悟空探测器等,就是为了通过研究暗物质来推算宇宙的演化过程,但比较遗憾的是,目前暗物质和暗能量还不能观测。也说明现代观测手段还不足,根源在于无法了解暗物质暗能量的活动规律,也就不像引力波那样可以通过间接的方式观测。
宇宙毫无疑问很大,人类建设各种大型观测设备研究宇宙深处,总能获得一些奇怪的信号无法破解,说明人类了解到的宇宙规律还很少,所以我们的文明程度还比较低,人类文明就是对宇宙自然认识的进步过程。正是这些暗物质,我们观测不到,但它们却在一直推动宇宙的膨胀,能使宇宙以超光速膨胀,可见他们的作用有多么重要。
所以,宇宙的未来就是暗物质与暗能量之间的较量,目前暗能量占据上风,这也是宇宙加速膨胀的主要原因,不过在漫长的未来暗物质和暗能量之间的较量会一直持续下去!
什么是暗物质?人类目前如何探测暗物质?
你知道宇宙80%以上的质量是未知的吗?我们所知道的那很小一部分是由行星、恒星组成的,包括我们人类的星球,但宇宙的大部分是由未知的质量组成的。这个未知的质量究竟是什么,因为它从未被直接探测到过,这是物理学家今天面临的一个重大问题。
尽管这个未知的物质从未被探测到,但它确实有一个名字:暗物质。
但是等等,如果它从未被检测到,我们怎么知道它的存在呢?
根据观测结果,天体物理学家发现,根据现有已知"明亮"物质的计算,星系的旋转速度比预期快得多,也就是说,在发光的恒星中不应该有足够的引力将星系聚集在一起。然而,星系很少解体,很明显还有其他的引力源将所有的东西聚集在一起。
这种神秘物质被称为暗物质。
但暗物质又是什么呢?
多年来有许多粒子成为候选者:轴子、引力子等,但目前理论上最有希望的粒子还是WIMP,即弱相互作用的大质量粒子。"弱相互作用"的发生十分微弱,很难被发现。
这是一幅图片:太阳系和它的行星,像地球一样,沐浴在一个微弱的光环中,在周围飞行,偶尔与普通物质的原子核相互作用。
当然,为了探究她到底是什么,科学家已经做出了很多努力,在世界各地建造的地下实验室中试图能够探测到它,并在大型强子对撞机中"制造"它,类似于在大爆炸中的被创造一样。到目前为止,所有这些尝试都失败了,暗物质仍然像以往一样难以捉摸。
如果它比预期的更难以捉摸和/或其属性并不能受到传统人类的搜索或寻找方式而被发现,那该怎么办?科学界最新提出了扩大探测参数空间,特别是低质量暗物质粒子的新思路,极大地提高了探测灵敏度。
用马克思主义的观点解释一下“有没有暗物质和反物质?什么是暗物质和反物质?为什么有暗物质和反物质?”
用马克思主义来说,暗物质是存在的,因为人类目前所能观测到及所能探测到的波长也并非全波长。暗物质说是指那些不发射任何光及电磁辐射的物质。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。而实际上是我们今天还无法探测,比如说灵魂,说简单点思维。思维是实际存在的,按马克思主义来说,存在的就是物质,那么这种物质是存在的。 反物质完全是一种假设,是为了诠释平衡的宇宙,所谓的反物质其实只不过是具有一些与普通物质在某些性质相反的特性而己,其实它也是一种物质,而并非什么反物质。 马克思主义物质的定义是存在就是物质,反物质这个定义就像我们把人叫做“人”一样,而真正质量为负的物质是不存在的。现在很多科学什么是暗物质?研究暗物质对人类来说有什么用呢?
如果你要问,如今对哪些现象的研究,可以大大加快科学理论的进程,那一般来说会有这么几个,它们分别是:暗物质、暗能量、引力波、中微子、希格斯玻色子等等。如今,各国也在大力发展这些领域的研究。
在这种领域当中,暗物质是已经有比较靠谱的理论,只是要验证理论比较困难。而中微子、希格斯玻色子、引力波则是需要实验物理学家进一步提高设备精度,获取更多的信息并继续迭代如今的理论。而暗能量则是完全的“混乱”,在学术界有数不清楚的“暗能量”假说,但具体哪个靠谱,一时半会都很难会有结果。
今天,我们就先来聊一聊:暗物质到底是什么?
首先,暗物质到底存在不存在?这件事情目前来看,科学家是确定它的存在,但并不是说它就一定是存在,在某程度上说,如果现在的引力理论,也就是广义相对论出现一些瑕疵,就有可能导致暗物质的分析是有误的。不过,这都是后话了。
不过,我们可以先下一个定义,暗物质其实是指一类现象。那这类现象到底是什么呢?
话说,在上个世纪30年代,两位天文学界的大神都发现了一些和目前引力理论不匹配的现象,这个现象归结起来就是说,星系中的恒星按理论来说,应该是距离星系中心越近的天体,运动速度越快,距离越远的,速度越慢。可实际观测下来,科学家发现,星系周围的天体并不符合这样的规律,距离星系中心比较远的天体,依然可以跑得很快。
可我们要思考一个问题,如果距离星系中心远的天体速度远比理论值更高,这就说明所需要牵引住它的引力就越大。可能这并不太好理解,我们可以举个例子,如果你有个有线的耳机,这时候你把它甩起来,你就会发现,当然你甩得越快时,你所需要的拉住耳机的力就越大,否则耳机就会被你甩出去。
太阳系在银河系当中,按照理论计算,科学家发现太阳系绕着银河系质心的运动速度应该是160km/s,但实际的观测的结果却是240km/s。
所以,一定是存在着某种物质提供了额外的引力,拉着了太阳系,否则按照目前的计算,如果以240km/s的速度运动,太阳系一定会被甩出去。于是,科学家假设了存在一种我们看不见的物质,它提供了额外的引力,并且把它命名为:暗物质。
暗物质到底是什么?
上世纪50年代前后,科学家利用大型对撞机,撞出了100多种粒子,同时他们还发现了宇宙中存在着4种作用力,分别是强相互作用,弱相互作用,电磁相互作用,引力。于是,科学家将这些粒子以及四大作用中的强相互作用,弱相互作用,电磁相互作用统一了起来,建立了粒子物理学标准模型。而暗物质呢?
目前科学家认为,构成暗物质的粒子不属于这个模型中的任何一种粒子。也就是说,暗物质不会参与到电磁相互作用,强相互作用,仅有微乎其微的概率可能发生弱相互作用。它主要参与的其实就是引力,所以它应该是有质量的。
而且,主流科学界认为,暗物质粒子很“懒”,这个懒说的其实是它运动得和缓慢。如果从微观世界中来看温度,温度的本质其实是微观粒子的热运动。整体上,微观粒子运动得越剧烈,温度就会越快,相反,微观粒子运动得越不剧烈,温度就越低。
科学家认为,构成暗物质的粒子属于后者,也就是微观粒子运动得比较缓慢,属于温度比较低的这种情况,所以,如今的暗物质模型被称为冷暗物质模型。这里的“冷”指的就是温度低,“暗”指的就是看不到。看不到的原因其实和它不参与电磁相互作用有关,我们人类其实主要是通过电磁相互作用来观测的。(只有极少数用引力波观测)
以上就是科学家对于暗物质的理论分析。可能你要问了,那暗物质有什么用?
实际上,你可以把它理解成星系的粘合剂。科学家发现,凡是大型的星系基本都有暗物质,如果没有这些暗物质,这些星系中天体不可能跑得这么快。如果我们假设这些暗物质突然全消失了,那这些星系中的天体就会沿着轨道切线飞出,也就是说,整个星系就会分崩离析。因此,正是暗物质的存在,才使得星系得以聚合成一个星系。
暗物质是什么?
我们知道暗物质是什么!暗能量是什么!我们有模型能精确计算各自的比例成分。
I 普朗克CMB数据1
全球天文观测事实得出结果都是一样的:暗物质是真实的,它无处不在,它神秘壮观。暗物质无处不在,2013年-2015年发布的最重要的观测证据是普朗克CMB数据1(暗能量= 69.2;暗物质= 25.8;与可见物质= 4.82)。该数据显示,暗物质和暗能量是客观事实,可是没有主流的模型能够描述它们。
权威机构普朗克2013和2015发表的数据表明:After Planck CMB data (2013, 2015):
See https://darkmatterdarkenergy.com/tag/planck/
而2017年国际权威暗能量调查报告的数据,当今的宇宙成分比例:
国际物理界,对到底什么是暗物质、什么是暗能量还茫然不知具体是何物!
I I 我们还知道以下三个事实:
事实1(完全可靠):SM模型中有48个基本粒子(不包括玻色子)。这48个粒子分为两组:正物质24个粒子和反物质24个粒子。每组又分为3个亚代组:8个第一代基本粒子,8个第二代基本粒子和8个第三代基本粒子。
事实2(相当可靠):大爆炸时,有相等数量的物质和反物质。
事实3(完全可靠):所有可见物质是由48个基本粒子中的7个基本粒子组成。本来应该是8个第一代基本粒子都可见,但其中的电子中微子不与光子和其它基本粒子发生交互作用变得不可见。
基于上面的三个事实,我们提出了一个问题:反物质去哪里了?然后,我们还提出另外一个问题:第二和第三代物质基本粒子都去哪里了?上述问题可以用2种方式来回答。方式1:他们都被赶走了,那我们必须找到宇宙是如何赶走它们的机制。方式2:他们根本没有走到别的什么地方去,而是静静地坐在这里,只是不发光,我们看不见而已。我们的结论是方式2,他们就在这里,就在我们身边。
III 如何解释反物质, 暗物质、暗能量的构成
标准模型中48个基本粒子,其中24个是正物质,24个是 反物质。
标准模型共3代粒子,每代16个,其中8个是正物质,8个是反物质。
可见物质是第一代8正物质减去第一代中1个正物质(电子中微子)=7个正物质粒子构成。
暗物质是由三代反物质和第二、第三代正物质,以及第一代中1个正物质粒子构成:
暗物质=24个 反物质+16个正物质+第一代中1个正物质(电子中微子)=41个暗物质粒子。
我们用现代数学模型来描述,你就肯定懂了。
IV 暗能量、暗物质之数学模型
这个宇宙冰山分为三个部分:空间、时间和总物质。黑黑海是暗能量之海,是暗能量的一部分。这样:空间=X,时间=Y,物质=Z(总物质)。取:暗能量=DE,暗物质=D,可见物质=V, 暗物质融入暗能量的比率W(代价)。GM模型三分天下:空间X=时间Y=总物质Z=33.33 %
X+Y+Z=1
由天体物理界的科学家观测值估计得出W=9%。(我们也是这样预测,有待进一步观测测试,如CMB 、 AMS 机构加油吧)D/V= [(48 –7) (100 – W) % / 7]=5.33,
V= [(Z –V) x (100 – W) %]/5.33 =4.86 %
D=[(Z –V) x (100 – W) %]= 25.90 %
DE=X+Y+[(Z – 4.86) x W %)] =69.22 %
因此,可以求得暗能量DE=69.22 % 、暗物质D=25.90 % 、可见物质V=4.86 % 。以上模型精度取决于观测值W的精度,理论上可以实现任意位精度要求。以上模型可以看出什么是暗能量了,即宇宙时空就是暗能量,还加上暗物质转换成暗能量的那一部分。而普朗克CMB数据1直接观察到的事实是:暗能量= 69.2%;暗物质= 25.8%;与可见物质= 4.82%,与D / V = 5.35。比较一下,可以看出GM所推出的结果与之非常接近,甚至GM更精确。
注:W 最近已经被证实为9%多一点。http://news.berkeley.edu/2016/06/02/universe-expanding-faster-than-expected
因此,我们将普朗克CMB数据和最近的berkeley观测数据视为这部神话剧的福音结果。
V 微观电子结构常数等自然常数之谜
另外,还要告诉大家的是这48基本粒子在亚原子粒子层面表演着同样的故事,只是环境稍有不同而已。
那么,接着把这个故事将完。
这48个基本粒子要想平分这个有64个座位的圆形剧场Pi,可是怎么分也做不到彻底的公平。特别是48个基本粒子还分为两大派系,正方24位,反方24位。于是先把分不尽的尾数拿出来。
取 A (0) = {(360/2pi) * [(pi/64 + (pi/64) ^ 2 + (pi/64)^3 + … ] } /2}= 1.4788413 度.
再对24个基本粒子正方进行先行一一分配:
于是:A(1) = [360 – 24 * A(0)]/24 = 13.521159 度.
注: 实测Cabibbo 角 θc 大约 13 度。
对于已经拿出来的A(0),和A(1),进行二次分配,并加倍奖励。
于是:A(2) = (2 * [360 – A(1) – A(0)]/24) = 28.75 度。
注: 实测Weinberg 角 θW, 大约是 28 至 30 度。2017年10月LHC测得的最新结果,竟然就是28.75 度。
如最近( 2017年11月14日)欧洲核子中心大型(CERN)强子对撞机(LHC)的CMS项目刚刚报道了最新的弱电精密测量结果:{(sin(θ), lepton/eff)^2 = 0.23101±0.00052},参见https://arxiv.org/abs/1711.05288。温伯格角的精确测量值越来越接近龚学理论计算值28.75度。
西方主流物理界最近所得到的结果与龚学理论的计算结果比较:
http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/linac2016/papers/mop106012.pdfhttps://arxiv.org/pdf/1705.04764.pdf
https://arxiv.org/pdf/1711.05288v1.pdf
并且最后公平结算:
Beta = 1/Alpha = = 64 {1 + 1/Cos A(2) + 2(1/48)[(1/64) + (1/2)(1/64)^2 + …+(1/n)(1/64)^n +…]}= 137.0359 …
注:实测Beta=137.0359。这是微观粒子结构最重要的数据,我们完全理论计算得出。
V I 中国暗物质探测结果
最近,人民网、搜狐网和今日头条等媒体报道了中国空间探测卫星“悟空”(DAMPE)取得新数据,这是中国探测暗物质和研究暗物质物理本质的一个新进展,有利于解决暗物质和暗能量这个国际上粒子物理和天体物理领域的重大的热门问题。值得祝贺!
重磅成果!暗物质不解谜题 中国“悟空”率先突破_搜狐科技_搜狐网 http://www.sohu.com/a/207492823_313745?_f=index_chan30news_4
“悟空卫星工作530天得到的高精度宇宙射线电子能谱(红色数据点),以及和美国费米卫星测量结果(蓝点),丁肇中先生领导的阿尔法磁谱仪的测量结果(绿电)的比较。“ 悟空发现在1.2TeV附近有一个异常突出点!
”一旦此次“悟空”观测到的精细结构得以确证,将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现!”
在这里我们分享我们的理论计算结果,希望能促进我国实验物理和太空探测进一步实验验证,并预祝悟空暗物质探测取得更伟大的成就。
希望中国物理学界努力,尽早将这些暗物质都挖出来,把暗能量展示出来!
中国,加油!
VII 结束语
不仅宏观模型数据,还有微观模型数据与物理界观测数据相匹配程度达到惊人的一致,甚至模型更精准。
因此,此模型可以解决2个重要的开放物理问题。
1. 反物质去哪里了以及暗物质构成就有了答案。
本文计算说明了反物质、第二和第三代正物质没有去别的任何地方,它们还在这个宇宙中。它们形成暗物质。
2.时间和空间以及部分暗物质转化成了暗能量构成全部暗能量。暗能量是统治宇宙的关键力量,是量子引力的重要组成部分。这将是我们的下一篇文章讨论的内容。
最重要的是,该模型可以解决暗物质暗能量所有悬而未决的问题。
加注说事:借用神话讲故事,天神下凡无此事。宇宙创生是真事,暗物暗流暗能事,主流物理不管事,龚学理论简单事,了却人间大烦事,创新物理真本事!
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