科学|如何测量宇宙物质的总量？加州科学家提出新方法，测量结果很精确
【科学|如何测量宇宙物质的总量？加州科学家提出新方法，测量结果很精确】
在地球上 ， 人类想要测量任何一种生物的重量或者种群数量都不成问题 ， 但如果要对宇宙的物质总量进行测量 ， 难度则会直线上升 。 测量宇宙物质总量的难度显而易见 ， 一是因为人类至今也没有弄清楚宇宙是否存在边界 ， 二是因为人类无法通过直接方法进行测量 ， 往往只能通过间接的方法进行测量 ， 从而导致测量得到的结果可能与实际情况相去甚远 。
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根据外媒报道 ， 近期《天体物理学杂志》上出现了一篇关于宇宙物质总量的研究论文 ， 该论文指出来自美国加州大学河滨分校的研究人员们通过新方法对宇宙物质总量进行最新的测量 ， 得到的结果是宇宙中的常规物质和暗物质占到了宇宙物质总量的三成左右 ， 而“捉摸不透”的暗能量占到了宇宙物质总量的七成 。
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对此估计有不少朋友会表示质疑 ， 不是说宇宙是否存在边界还未确定吗？不是说暗能量“捉摸不透”吗？为什么研究人员还能测量出暗能量的占比？下文为您一一解答 。
什么是暗物质？什么是暗能量？
首先我们需要对暗物质和暗能量这两个概念有所了解 ， 到目前为止这两个概念都还只存在于理论上 ， 现实中并未被发现 。 第一个提出“暗物质”这个概念的是天文学家卡普坦 ， 他在1922年就认为暗物质是一种不可见的物质 ， 但在科学理论中它是构成宇宙的主要成分之一 。
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虽然人类还未真正发现暗物质的存在 ， 但是天文学家通过观测天体运动、研究万有引力和引力透镜效应等效应可以证明暗物质的存在 。 对于暗物质 ， 目前科学家们已经掌握了它的几个主要属性 ， 例如它拥有高度稳定性 ， 能参与到引力的相互作用中 ， 不参与电磁作用等等 。
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暗能量和暗物质一样不可见 ， 而且都不会与光发生相互作用 ， 但它以能量的形式存在着 。 已有的科学研究指出 ， 宇宙中偶尔会出现暗物质消失的情况 ， 这种情况很可能是暗能量造成的 ， 因为暗能量拥有消耗暗物质的特性 ， 这一研究也已经在《物理学评论快报》上发表了 。
有什么办法可以测量宇宙物质总量？
穆罕默德·阿卜杜拉是该研究的主要参与者 ， 他在论文中介绍了一种目前用于确定宇宙物质总量的成熟方法 。 首先科学家需要通过观测确定每单位体积的星团数量和质量 ， 然后通过数学建模得出模拟结果 ， 最后将观测结果和模拟结果放在一起进行对比 ， 从而确定宇宙的物质总量 。 当两者之间的误差比例越来越小时 ， 观测结果也就越接近真实情况 。
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这个方法听起来不是很复杂 ， 但是真正实行起来存在诸多困难 ， 其中最大的困难在于如何测量星团的质量 。 人类尚且可以通过天文望远镜、太空望远镜去测量星团数量 ， 而星团质量是无法通过观测得到的 。
该研究团队如何克服难题 ， 对星团质量进行测量？
为了解决这个问题 ， 河滨分校的研究人员另辟蹊径 ， 发现通过测量星团内恒星的轨道可以测量星团的质量 ， 于是他们开发了一套工具进行测量 。 最终得到的测量结果是 ， 常规物质和暗物质在宇宙物质和能量中的占比在31%左右 ， 而暗能量的占比在69%左右 。 另一位参与该研究的科学家吉利安·威尔逊表示 ， 他们运用的方法可能是目前最为精确的测量方法了 。
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