宇宙時無限的嗎?我們所謂的暗物質是什麼?它有什麼特性?天體之間的運動滿足牛頓第一定律嗎

2022-04-28 10:25:14 字數 5946 閱讀 4295

1樓:匿名使用者

霍金認為宇宙時有限無邊的。暗物質(dark matter):暗物質與暗能量被認為是宇宙研究中最具挑戰性的課題,它們代表了宇宙中90%以上的物質含量,而我們可以看到的物質只佔宇宙總物質量的10%不到(約5%)。

暗物質無法直接觀測得到,但它卻能干擾星體發出的光波或引力,其存在能被明顯地感受到。科學家曾對暗物質的特性提出了多種假設,但直到目前還沒有得到充分的證明。

幾十年前,暗物質(dark matter)剛被提出來時僅僅是理論的產物,但是現在我們知道暗物質已經成為了宇宙的重要組成部分。暗物質的總質量是普通物質的6.3倍,在宇宙能量密度中佔了1/4,同時更重要的是,暗物質主導了宇宙結構的形成。

暗物質的本質現在還是個謎,但是如果假設它是一種弱相互作用亞原子粒子的話,那麼由此形成的宇宙大尺度結構與觀測相一致。不過,最近對星系以及亞星系結構的分析顯示,這一假設和觀測結果之間存在著差異,這同時為多種可能的暗物質理論提供了用武之地。通過對小尺度結構密度、分佈、演化以及其環境的研究可以區分這些潛在的暗物質模型,為暗物質本性的研究帶來新的曙光。

依據力學中的保勢功w=cf2t(力在保持物體形變勢能不變時, 不得不消耗的能量)和角動量不守恆定律(一切轉動的物體,當轉動力矩為零時,轉動會逐漸停止), 天體公轉和自轉都必須受到切向力做機械功, 才能使它們的角動量守恆, 永遠轉動下去, 角動量守恆的條件是公轉物體所施加的離心力所做的保勢功(自轉物體還要包括向心力)要與物體受到的切向力所做的機械功要相等, 否則物體的角動量就會改變, 直至重新守恆,因此,天體運動要遵循以下一般運動規律。 一, 帶動性:只有自轉的天體才可能有圍繞自己公轉的行星或者衛星, 不自轉的天體是不可能有自己的行星或者衛星, 即使有運動壽命也是有限的,衛星的公轉角速度要小於行星的自轉的角速度, 行星的公轉角速度要小於恆星的自轉角速度。

二, 同向性:衛星的公轉方向要與行星的自轉方向一致, 行星的公轉方向要與恆星的自轉方向要一致, 不可以逆向公轉 , 也不能像北斗導航衛星那樣公轉,即使有運動壽命也是有限的。 三, 共面性:

衛星的公轉軌道要在行星的赤道平面附近, 行星的公轉軌道要在恆星的黃道面或者赤道平面附近。 四, 非對稱性:所有公轉的天體只能做非對稱性的橢圓運動, 既不能做純圓周運動, 也不能做純橢圓運動,要保證天體公轉一週,切向力所做的正功要大於切向力所做的負功。

.五,每一個星系都是一部熱機, 就是將內能轉化為機械能的機器。 一個獨立的星系, 至少要有兩顆恆星所組成, 只有形成轉動力偶,才能正常運轉。

六, 行星的自轉是恆星的磁場力驅動的, 衛星的自轉是行星的磁場力驅動的(在太陽系中,較小的行星和衛星,由於碰撞形成的自轉會經常發生), 恆星自轉是萬有引力引起的旋渦和對流導致的。

恆星是發動機,自轉的天體是曲軸, 引力是連桿, 星系是多組發動機的組合, 星系的旋轉和颱風旋轉是類似的,是要切向力帶動的, 自轉的天體的質心和引力重心都是在不斷地變動的, 這是引力形變決定的。 月球以及小的衛星和小的行星是不易自轉的, 原因是小的天體磁場很弱, 自身引力又小, 形狀不能近似為球體, 就像" 不倒翁" 懸在空中, 無法被磁場力驅動自轉。

金星逆向自轉和木星中有四顆逆向公轉的衛星, 這一定是前人視運動產生的錯覺, 如果是臨時性的運動是可以理解的, (金星可能沒有自轉,因為每次金星凌日時,都是同一面向著地球),天王星因為自轉軸和磁軸有60度夾角,受到的磁力矩方向也會偏差很大,才導致它幾乎躺著自轉。.北斗導航衛星和逆向公轉人造衛星發射再高和繞月飛船, 運動壽命都是有限的, 運動時間今後都是可以計算出來的(cf2t=e,e為初始的機械能)。 角動量守恆定律和機械能守恆定律,只能在低速和短時間內轉動,可以近似應用,在高速轉動和長時間低速轉動的條件下都是不成立的。

牛頓力學是非常樸素的物理學, 由於自身的理論還不夠完善, 缺少了施力耗能這一環節,才導致當今的一些物理學矛盾重重, 不僅微觀轉動「測不準」,就連天體的轉動也解釋不清楚,我們不相信「上帝會擲骰子」,也不會相信「光速不變原理」,角動量守恆定律不僅誤導了天文學, 也同樣誤導了量子力學和相對論力學,物理學的發展,任重而道遠,如果現在再用牛頓力學去解釋水星進動問題我認為會更簡單些。 「牛頓已去不復還, 思想理論後人傳;神學無助天地轉, 經典力學差一環」!

2樓:匿名使用者

宇宙不是無限的,只是目前人類的知識是有限的,還無法看透整個宇宙。暗物質是由天文觀測推斷存在於宇宙中的不發光物質,由不發光天體、暈物質、以及非重子中性粒子組成。天體之間的運動基本上都滿足牛頓第一定律。

3樓:匿名使用者

牛頓的公式,在速度增大是要修正;相對論的公式也不完善;但這些用於發射衛星等精度已經足夠了

4樓:蛋蛋疼的很嘍

是無限大的 暗物質就是看不到卻實際存在的 牛頓的第一定律適用於慣性系

暗物質到底是一種怎樣的存在?如何通俗的理解?

5樓:唐婉姐姐的時尚

愛因斯坦提出了他一生中最偉大的科學理論-廣義相對論。廣義相對論的提出推測出許多關於宇宙的結論,比如史瓦西通過廣義相對論的引力場方程解出黑洞這種天體的存在。而愛因斯坦通過廣義相對論推測出宇宙的平均密度必須達到5×10^-30克/立方厘米,這樣全宇宙才能保持穩定,後來通過觀測得知,宇宙的平均密度只有這個值得1/100而已。

引力讓宇宙星系誕生

我們知道,在太陽系中,地球的執行軌道與太陽的引力是息息相關的,而太陽的質量產生引力與地球的離心力正好達到受力平衡才致使地球穩穩的執行在現在的軌道上。但是科學家在觀測更大一級別的星系時(比如銀河系),發現了一個奇怪的現象,星系中心的恆星的公轉速度遠遠超過了開普勒定律推算的近似值。

太陽系以上的種種現象及理論推導,引領著物理學家們提出了宇宙中可能存在著一種我們無法觀測到的物質。這種物質人類看不見摸不著,但是卻實實在在掌控這宇宙的平衡。物理學家們給這種物質起了一個相對於看得見的物質的名字——暗物質。

暗物質到底是什麼組成的?首先來說說我們身邊常見的物質, 20世紀到現如今,標準模型的建立統一了物質的三大基本力(電磁力、強力、弱力)同時也表明了組成物質的基本力的種類很多。包括電子、光子、夸克,中微子等基本粒子。

暗物質是當今科學界最大的謎之一

我們為什麼能夠看得到,摸得著常見的物質呢,因為常見的物質中的電子與光子發生電磁相互作用使我們的眼睛和手都能感受到。而暗物質與其有著顯著的區別,暗物質不與光發生電磁相互作用,但是其與與普通的物質相同的特性是都能夠形成引力作用。

目前為止,能夠確定的是,暗物質佔整個宇宙物質成分的26.8%,暗物質的運動速度遠遠低於光速,暗物質應該是電中性的,同時在銀河系周圍大量的存在,這些是人類對暗物質的全部瞭解。當然,科學家們也作出了大膽的推測認為暗物質可能是已知61種基本粒子中的3種中微子和3種反中微子。

宇宙物質組成

探測暗物質到底有什麼用?暗物質和暗能量總共佔據著宇宙可觀測宇宙質量和能量的95.1%。暗物質未來將與常見的物質分庭抗禮,也是科學家研究的下一個風口。

暗物質雖然現在看起來沒有什麼用,但是一旦弄清楚暗物質的組成以及特性,將會對人類未來的生活帶來根本性改變。就像100多年前的量子力學一樣。

暗物質探測器 悟空號

科學的本質其實是永遠探知未知,隨著中國悟空號暗物質探測器的發射,中國乃至人類對暗物質的研究將更近一步!

暗物質到底是什麼?

6樓:卷和歸愛影熱

世界萬物由物質構成,而這些物質起源於起源於137億年前的宇宙大**。在宇宙沒有誕生之前,沒有形成任何的物質,而從大**的那一刻起,能量開始初步轉化為氫,核等早期物質。

後期隨著宇宙的不斷膨脹,其它的各種物質也在不斷演化形成。在人類走進科技時代之後,科學家就開始不斷研究探索宇宙,而要認識宇宙,我們就需要對宇宙的物質有一個清晰的認知。

只有瞭解了宇宙所有的物質奧祕,我們才能夠真正瞭解宇宙。早期的時候,我們對宇宙物質的認為只限於可見物質,認為我們能夠看見,能夠觀測到的物質就是宇宙的所有。可是隨著科技的不斷進步,我們有了更強大的天文望遠鏡。

通過天文望遠鏡對宇宙星空進行大量觀測的時候,我們發現了很多無法用可見物質能夠解釋的宇宙現象。比如,在很多人的認知裡,星系圍繞中心不斷旋轉,在旋轉的同時星系內的天體沒有被甩出去,原因就是天體通過自轉產生的離心力跟星系的引力產生了一個平衡。

最初科學家對於天體沒有被星系旋轉引力甩出去,就是認為是離心力與引力產生了平衡,互相抵消了。可是後來科學家通過天文望遠鏡觀測到了一個特別的星系,這個星系的發現讓科學家改變了過去的錯誤認知。

這個星系它的旋轉速度比引力的力量還要大,正常情況之下,星系的旋轉速度超越了引力,引力和離心力就無法完全抵消,這個時候,星系內的天體大概率就會被甩出去。可是真實的觀測結果卻是,天體仍然非常穩定,沒有出現亂飛的現象。

為什麼這個星系會出現這種反常現象?科學家研究後認為,可能是有一種我們不知道的東西把它制住了。也就是說有一種我們看不見的物質將天體鎖定在了星系裡面,即使星系的旋轉速度大於引力,也無法將其中的天體等物質甩出去,而這種看不見的物質,科學家稱之為暗物質。

暗物質早在上個世紀20年代就被科學家提出來了,當時這只是科學家猜想中的一種物質。可是隨著科技的不斷進步,我們有了更先進的觀測技術之後,科學家在宇宙中發現了很多能夠證明暗物質真實存在的一些宇宙現象。

所以,現在暗物質的存在在科學界已經達成共識,只不過,直到現在,我們還沒有真正搞明白暗物質的本質到底是什麼?對它的搜尋也沒有任何的進展。在如今的宇宙探索研究方面,尋找研究暗物質可以說是最重要的一個課題,它是本世紀科學家最想搞明白的一件事。

暗物質不同於可見物質,可見物質我們能夠通過肉眼以及各種觀測儀器看到,可是暗物質跟意識一樣,是一種看不見,摸不著卻真實存在的物質。如果暗物質在宇宙的含量非常少,可能也不會引起科學家的高度重視。

可是科學家通過大量的觀測研究發現,暗物質與暗能量有可能才是宇宙的主要組成部分,根據目前的科學研究,科學家推測,宇宙中的可見物質可能只佔到了5%,而95%則全部是由暗物質和暗能量構成。

由此可見,暗物質充斥著整個宇宙,它就在我們的身邊。為了研究尋找暗物質,科學家進行了各種實驗,除了向太空發射暗物質探測器之外,在地球之上,也進行了各種各樣的暗物質衩。比如在日本有一個地下實驗室,科學家在裡面放了一個大水槽,水槽裡有個放滿了液態氙的罐子。

據科學家推測,如果有暗物質的話,暗物質和這個氙一碰撞先就會發光,所以如果發光了,那就能說明暗物質是存在的。

可是這個罐子已經放了五年多,直到目前還沒有發現任何的發光反應,這一點讓科學家感到非常疑惑。如果暗物質在宇宙中大量存在,充斥在宇宙的各個角落,那麼它應該是隨處可見,這個罐子不需要放到指定的位置,只要它存在,就應該會發光。

而現在五年的時候都沒有看到它發光的現象,那說明科學家對暗物質的判斷有可能一開始就錯了。我們對暗物質的本質理解錯了,採取了錯誤的方式來尋找暗物質,自然就很難觀測到它們。

暗物質的存在已經得到科學界的廣泛認可,我們要做的就是真正搞明白它到底是什麼?如果連暗物質的本質也無法搞清楚,我們就很難真正去研究探索暗物質。而目前對於暗物質的本質,科學家也只是提出了幾個猜想,通過這個猜想,我們製造出了一些相關的探測器,可是直到目前為止,我們還沒有搜尋到任何的暗物質。

暗物質的神祕可能遠超我們的想象,或許它根本就不是人類現有的科學技術能夠破解的。雖然我們還沒有搞明白暗物質到底是什麼?但是它在宇宙中的地位以及對人類的重要性是得到了科學界的普遍認可。

因為通過大量的觀測資料,我們已經知道暗宇宙在宇宙是大量存在的,它的量遠遠超越了可見物質。跟暗物質相呼應的暗能量,有可能是宇宙最強大並且最核心的能量,宇宙大**之後的不斷膨脹以及星系的運轉,有可能都有暗能量參與其中。

科學家積極研究探索暗能量和暗物質,除了想要對宇宙有更多的認知之外,另一個更重要的原因就是為了未來的星際航行。我們都知道,宇宙浩瀚廣闊,大到我們無法想象,而我們要真正探索宇宙,依靠天文望遠鏡是遠遠不夠的,更多的還是需要進行實在探測研究。

而要在不同的星系之間穿梭,就需要一個超快的速度,這個速度遠超光速。我們都明白,即使是光速飛行,我們要直線穿梭銀河系都需要至少10萬年,更不要說自由探索銀河系了。所以,光速在宇宙中也只能算是一個龜速,它能夠讓我們輕鬆走出太陽系,卻無法讓我們自由探索各個星系。

只有超光速飛行才有希望真正實現星際航行,可是相對論告訴我們,物體的速度只能無限接近光速,即使是光子它的速度也只能達到光速,如果是這樣,那是否意味著人類將永遠被困在一個有限的範圍內?當然不是。

科學家在宇宙中發現了超光速現象,最明顯的就是宇宙的膨脹速度超越了光速,而宇宙的膨脹速度能夠超越光速,背後的原因可能就是暗物質和暗能量在推動著。科學家期望在未來,我們能夠研究透暗物質的奧祕,然後藉助暗能量和暗能量的力量來實現星際穿梭。

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