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暗物质和引力波
添加时间:2018-04-08
暗物质和引力波

1、"明物质"和"暗物质"
  根据牛顿定律,宇宙空间的星云应该绕着质量中心旋转,质量中心应该最亮,但是却看到一片漆黑。于是科学家推测,质量中心一定存在一种看不见的物质,并给这种物质取名——"暗物质"。
  既然看不见的物质叫"暗物质",那么看得见的物质就应该叫"明物质"。
  根据观测分析,宇宙间暗物质总量约为明物质的五倍。暗物质广泛存在于宇宙空间,是构成宇宙的主体。
 
2、"原子"和"光子"
  要问"暗物质"为什么看不见,先要弄清"明物质"为什么能看见。
  凡是我们能看见的东西,都是因为它发光或反光。物质为什么能发光或反光,必须从原子说起。
  原子由原子核和电子组成。原子核位于中心,带正电。电子绕原子核运动,带负电。当光线照射原子时,原子外层的电子因吸收了能量(光子)而进入高层轨道。但是,电子不喜欢高层轨道,所以马上又返回原轨道,并在返回时把吸收的能量(光子)又发射出去,这就是反光。发光也是这样,只是用其它方式把电子推向高层轨道而已。
  可见,发光和反光都是原子所为。原子和光子有不可分割的姻缘。明物质能反光,是因为它由原子构成。暗物质不能反光,是因为它没有原子。
 
3、"暗物质"与"黑洞"
  原子的存在是有条件的。根据大爆炸理论,宇宙诞生之初,由于压力特别大,既无原子,也无光子,宇宙一片漆黑。随着宇宙的膨胀,压力逐渐下降,直到条件合适,才出现了原子,光子,宇宙才变得透明。
  至今,宇宙的许多地方还因压力太大而不能产生原子,这些地方的物质只能是暗物质。
  幸运的是,我们的地球,我们的太阳,具备原子存在的条件。不仅给我们带来光明,还带来生命。
  地球上的一百多种原子可组成亿万种分子,进而组成了DNA,产生了生命。
  所以说,有原子才有光明 ,有原子才有生命,有原子才有人类。
  如果把原子放大成一个足球场,原子核只相当于一粒沙子,电子则相当于一粒尘埃。由于电子有一个广阔的活动空间,才具有我们知道的化学性质和物理性质,才有了我们身边的花花世界。
  如果把这个空间挤掉,电子和原子核被挤到一起,正负电荷就会抵消,原子就不再是原子。这种没有电荷,没有原子的物质不但不能发光,不能反光。也不能产生有机物,无机物和生命。相等于死物质,也就是暗物质。挤掉原子的内部空间需要很大的压力,有些恒星内部的压力足以挤压原子的内部空间。这些恒星在能量耗尽时,巨大的压力将把恒星的物质压成暗物质,这时的恒星叫中子星,中子星的密度是原子物质的上亿倍。
  更大的恒星在能量耗尽时将会变成黑洞,黑洞的密度比中子星更大,甚至可以无限大。有人认为:可以把整个宇宙压缩成一个无限小的点,这个点叫奇点。
  黑洞不发光,不反光,可以说是因为没有原子,也可以说是因为引力太大,光子跑不出来。
 
4、"电磁波"与"引力波"
  光波和电波都是电磁波,电磁波的根源是电荷,没有电荷就没有电磁波。光学望远镜用的是光波,射电望远镜用的是电波。两者都不能观测暗物质,因为暗物质没有电荷,对电磁波没有反应。观测暗物质只能用引力波。
  引力是两个物体之间的吸引力。牛顿认为:任意两个物体之间都存在引力,所以又叫万有引力。
  引力和惯性是物质最基本的特征,物质可以没有电子,可以没有原子,可以没有光,但不能没有引力,不能没有惯性。至今还没发现没有引力,没有惯性的物质。
  两个一般物体之间的引力很小,很难发现,只有质量特别大时才比较明显,如天体之间。而且质量越大,引力越大。
  爱因斯坦认为:质量可以使空间弯曲,质量的变速运动可以产生引力波。引力波即空间的波动。测量引力波就是测量空间的波动。
  电磁波和引力波都以每小时30万公里的速度传播,但是测量引力波比测量电磁波要难得多。因为引力相对电力要弱得多。例如:一个电子与一个质子之间,同时存在电力和引力,但电力是引力的一亿亿亿亿亿倍。
 
5、引力波的测量
  引力波是空间的波动,测量引力波就是测量空间的波动。一个正方形,在没有引力波通过时,其长、宽相等。当引力波通过时,由于空间波动,长、宽不再相等,发生有规律的变化。这种变化就是引力波。
  最近,人类首次测量到这种变化,即直接测量到我引力波,具有划时代的意义。其方法是:先画一个边长4公里的正方形,沿着正方形的长和宽建两个互相垂直的,四公里长的隧道,并且把隧道抽成真空。然后用激光干涉技术,检测两个隧道长度的变化。最难的是检测精度必须达到一亿亿亿分之一。
  我们常用的检测仪器能达到百分之一就算好的,能达到万分之一就很难了。可以想象,要达到一亿亿亿分之一有多么难。
这还不算完,还必须在相距很远的两个地方,分别建两个完全一样的上述系统,同时进行测量,以排除干扰信号。因为有很多干扰因素,都可能产生一亿亿亿分之一的波动。但可以对两地同时产生同样波动的只有引力波。
  引力波测量虽然很难,但它是探索宇宙暗物质的唯一手段。更实用的测量技术还寄希望于新方法的出现。