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如果暗物质产生引力,为何引力公式没有考虑暗物质,却是正确的

暗物质是科学家推测的一种只产生引力的物质,在人类进行天文观测相当长的一段时间内没有意识到它的存在性。

其中主要的原因就是在上世纪30年代以前,人类的望远镜不够强大,观测能力有限。即使有了广义相对论,我们对宇宙星系的分布及其结构仍然不是很清楚。

实际上只根据广义相对论计算出来的宇宙之间的物质密度分布,和观测值之间是相差相当大的。

这一切都需要天文学家通过望远镜观测宇宙来修正。

最早的证据出现在1930年代,当时美籍瑞士天文学家弗里茨·兹维克(Fritz Zwicky)测量了彗星星系在星系群中移动的速度,发现它的运动速度高达900公里每秒,比预计的要高的多。

所以推测有一种看不见的质量,提供了额外的引力,吸引了星系高速飞行。

同样的速度过高现象,也出现在星系内部中恒星围绕星系中心的运动中。

就以我们的银河系为例,它是一个旋转的风车结构,所有银河系的恒星都围绕着银心在做旋转,太阳围绕银心旋转的速度是每秒钟250公里,每2亿年转一圈。

根据科学家们的观测,如果整个银河系全部由可见的恒星、白矮星、中子星、黑洞组成,提供的引力约束只能够维持50公里每秒钟的运行速度。

换句话说肯定有什么其他的看不见的物质提供的引力拉住了太阳,让太阳不至于飞离银河系。

银河系的逃逸速度是500公里每秒,仙女座逃逸速度是420公里每秒。但是仙女座看起来比银河要大一些,所以银河里面包含的暗物质要比仙女座要多。

最开始,科学家认为这种提供引力的看不见的物质是尚未形成恒星的氢原子。但是通过更广泛的研究表明,这些氢原子无法提供如此强大的引力,因为它们没有足够的质量。

自1960年代后期以来,粒子物理学家一直在讨论自然界中未被发现的粒子的可能性。这些是扩展当代粒子物理学模型并解决这些理论中的问题所必需的。

这些新粒子不会与光相互作用,因此对于普通望远镜来说是看不见的,但它们会产生引力。

天文学家很快提出这些假想的粒子可能是暗物质。

在1990年代初期,有更多令人信服的证据表明暗物质是宇宙的特征。

NASA的宇宙微波背景辐射探索器(COBE)表明,宇宙微波辐射中存在微弱的温度变化。这些起伏是由于整个宇宙中原子分布的差异而产生的,但它们的强度不足以凝结为我们现在看到的许多星系团。

一定有一些东西提供更大的质量并因此增加了引力来加速了该过程。

当宇宙学家将暗物质纳入宇宙计算机模型中时发现,不仅可以更轻松地解释星系的移动方式,而且还可以与星系在宇宙历史中形成的令人费解的速度相匹配。

暗物质的存在性,是科学家对于遥远天体尤其是星系级别的大尺度宇宙结构长期观测形成的一种认识。

虽然暗物质比可见物质多的多,但是我们却感觉不到它产生的引力,是因为所有的物质都沉浸在暗物质的包围之中。

在太阳系的范围内,太阳对地球的引力以及对其他所有行星的引力,都不必考虑暗物质的影响。

地球大气的质量为5×10的18次方公斤,牛顿做万有引力试验的时候,地球大气质量对于引力的影响也可以不用考虑,因为整个实验都处于大气的包围之中。

实际上在我们人的身体里面也有暗物质存在,但是我们仍然感觉不到。当然这种感觉不到,也可能是在现代科学还未探测到的领域。

暗物质弥散在整个宇宙空间中,决定了宇宙星系的分布结构。如果从大尺度比较上来说,宇宙星系的结构很像人脑的细胞网络结构图,有科学家也认为宇宙是有生命的。

暗物质也弥散在我们人体,但是我们没有办法感觉到。如果我们认为生命的奥秘并不仅仅是现代科学所描述的全部生物化学反应,那么很可能暗物质也参与了人体的生命活动。

暗物质到底是什么呢?尽管现在已经进行了数十年的努力,但仍没有确定的暗物质检测方法。这是一个科学上令人沮丧的情况。

暗物质与物质之间的相互作用要比使用目前使用的最佳检测器所能检测到的小得多。

物理学家正在设计下一代更加灵敏的探测器。这种探测器像CT一样,通过引力成像的形式,对暗物质的结构以及分布进行断层式扫描。

人类目前就只能做这么多了,即使能够探测到暗物质的精确分布,可能仍然无法理解暗物质。

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