網路城邦
上一篇 回創作列表 下一篇   字體:
Quintessence、暗能量、大撕裂
2014/07/08 11:18:00瀏覽2102|回應10|推薦45

星系、銀河的總質量產生的引力顯然不足以維繫它們旋轉的速率,因此科學家們斷定必有更多物質彌漫其中,如此才能解釋觀測所得現象。這種無法探測到的東西約佔宇宙總質量的 20%,叫暗物質。而我們熟悉的原子分子(明物質?)只佔宇宙總質量的 5%。

繼暗物質之後科學家於 1998 年發現,宇宙所有物質包括暗物質在內似乎不但無法(藉引力)將宇宙大霹靂所引發擴張(已經 137 億年)的勢頭扼住,宇宙膨漲還有加快的現象。他們把造成這現象的原因歸咎給一種看不見的能量,叫暗能量。能量就是物質,這種暗能量據估算約佔宇宙總質量的 75%。

好,暗能量使宇宙膨漲加速,過去多以為是「等加速度」—— 每一年的加速量都一樣,像我們騎機車時穩定緩慢持續「催油」那樣。後來又發現該加速度是「變加速度」,不但每年越來越快,快的程度還越來越大,遂給個新名叫 quintessence。Quintessence 一字源自於拉丁文的 quinta essência,意指地、火、風、水外的第五種元素,是仙界的主要物質。舊名是 cosmological constant,源自愛因斯坦,是他導出來的。話說當年愛因斯坦算出宇宙在膨脹,大吃一驚,因此在他的方程式裡硬塞一個常數使宇宙看起來不變。後來得知自己原先導出的式子是對的,宇宙確實在膨脹,尷尬之餘承認自己搞錯。

號稱「第五」其來有自。宇宙物質可分四類:一般物質屬於「重子」(前面說的 5%。和「介子」合起來稱爲「強子」,但介子太輕太小,微不足道);不跟電磁力、強作用力打交道的「熱暗物質」像中微子(熱是高速的意思。無感於電磁力就可以穿透任何東西,像人體、地球;無感於強作用力就永遠一個個分散不凝聚);有感於電磁力的「冷暗物質」(冷是緩慢的意思);以及重力的「自能」(self-energy)。

這 quintessence 依其位能和動能的比例可以是收束力或擴張力。這不難理解:爬得越高,跌得越重,引力就是位能;爆炸越大,噴發越強,爆炸力就是動能。科學家們發現,一百億年前它由收束力變性成爲擴張力,現在更發現宇宙擴張加劇,物質總量的引力好像無法拉住宇宙膨脹。這種力或暗能量,就叫 quintessence。

如果最後 quintessence 勝過引力,宇宙將無限撕裂。銀河們將個個彼此遠離,銀河系本身也會潰散,天空將不會再有星星。恆星、行星如地球也會潰散,不再是一個凝聚的天體。山、海、陸地將潰散,城市、房屋、動物植物也將潰散,分子原子個個彼此分散遠離。這像某種爆炸,只是遠比任何爆炸來得徹底。普通爆炸炸完還有「東西」,這種爆炸炸過後連「東西」都沒有,因為潰散並不到原子為止,原子本身也會被撕裂,乃至原子核內的夸克。

大撕裂的結果整個宇宙會空無一物,只存能量,也就是光子。而巨大的空間使能量稀釋,連光子都少得可憐。宇宙將大到無可想像,空無一物、一片漆黑,酷寒無比,溫度低到絕對零度,沒有任何動靜、時間停止,然後這樣下去永遠不變,這叫 big rip —— 大撕裂。

( 興趣嗜好其他 )
回應 推薦文章 列印 加入我的文摘
上一篇 回創作列表 下一篇

引用
引用網址:http://classic-blog.udn.com/article/trackback.jsp?uid=GolfNut&aid=14882219

 回應文章

lantis
等級:3
留言加入好友
2014/09/21 14:29

今日宇宙擴張的速度仍然快於光速?

https://www.youtube.com/watch?v=XBr4GkRnY04

GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-09-21 19:37 回覆:
一直都是。相對論只限制物體在空間中運動的速度,says nothing about 空間本身膨脹的速率。一個膨脹中的氣球要是夠大,它表面上的兩點也可以以超光速的速率分開。

lantis
等級:3
留言加入好友
2014/09/19 10:42
暗物質 丁肇中快找到了  http://udn.com/NEWS/NATIONAL/NAT5/8945448.shtml



由諾貝爾獎得主、中研院院士丁肇中領軍,尋找「暗物質是否存在」的跨國大型科學計畫AMS(阿爾發磁譜儀計畫),昨台灣時間晚上十點半,在瑞士歐洲核子研究組織發表最新研究成果,指暗物質的存在已更趨明朗。


「物理偵探」丁肇中指出,團隊這次發現,在太空中蒐集到的「正子」(即電子的反物質)在處於不同能量時,竟然有完全不同的表現,讓他覺得「奇怪,相當奇怪!」這暗示正子產生的源頭有兩個,其中一個是平常的宇宙射線,而另一個很可能就是暗物質。


AMS計畫將超大型磁鐵送上太空站,在太空捕捉、偵測宇宙粒子,以推測暗物質是否存在。這個七公噸重的儀器自三年前上太空後,已經蒐集並分析超過四百一十億粒子事件,昨是第二次發表觀測結果。


在台灣參與該計畫的中央大學物理系教授張元翰指出,這次最重大的發現就是「正子在不同能量下的怪異表現」。正常來說,一般的粒子不管在什麼能量下,表現出的特性都差不多,然而他們觀測到太空中的正子,在能量高達一千億電子伏特的情況下,卻表現出不同特性。


張元翰說,團隊推測產生這些怪異行為正子的成因有兩種,其中之一就是「藉由暗物質碰撞所產生」。


不過丁肇中對於新發現結果的分析相當嚴謹。張元翰說,丁肇中將分析團隊分成兩組、交叉比對,以確保得到的結果不是分析人員誤判,且天天跟研究人員反覆討論、檢視資料,要求務必精準。


張元翰說,雖然這次得到的數據還不夠,不能直接斷論他們觀測到的就是暗物質存在的直接證據,但到目前為止,數據走向和暗物質模型都吻合,讓科學家相當振奮,期待越來越多的數據點,能讓他們更加接近真相。


這次研究成果於昨天發表在國際著名期刊「物理評論快訊」(Physical Review Letters)。
GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-09-21 19:38 回覆:
樂觀其成!

盹龜雞~紫氣迷離 紫藤咖啡園
等級:8
留言加入好友
2014/07/15 17:08

小衲深入淺出的科普介紹  真是佛心 .  才知道 原來算起來 暗物質佔了宇宙物質的20%,  暗能量佔宇宙能量的75% .  這個有意思, 哪一天 研究得精細一點, 說不定 真能算出已逝遊魂的能量來.

原來第五元素是 指宇宙的膨脹力 . 從前大收縮後的大爆炸估計是100億年前, 如今 我們將地球耗用的這麼凶, 連北極冰帽都露出來了, 不用等另一個100億年 大撕裂 , 地球恐怕幾百年之內 就毀到不能住人啦.

GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-07-15 20:01 回覆:

人類能在一千年內不自我毀滅就阿彌佗佛了。

「大撕裂」絕對輪不到人來看到,事實上宇宙大事沒有一件輪得到人類來看。我們從出現到滅絕之於宇宙還不如海邊浪花捲起形成的泡沫,不旋踵消失得無影無蹤,無足輕重,exactly 微不足道。


Apple *
等級:8
留言加入好友
2014/07/14 21:35

所以

Big Rip 之後就是整個宇宙 Rip, Rest in peace.

GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-07-15 19:13 回覆:
哈哈,套用得真好!

月飛來
等級:8
留言加入好友
+
2014/07/10 10:22

果然科學家就是不一樣。這是高見。社會科學吵了老半天。

改天再向您討教。您說的天體的解體是大課題。人類是多重空間的存有等等,這是當代的顯學。其餘都不足觀。

GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-07-10 11:48 回覆:
謬獎,不敢。

月飛來
等級:8
留言加入好友
+
2014/07/10 00:38

謝謝指教。

我很同意您說的,很多人連基本科學概念都無,卻拿名詞亂套一通。一認真,他們就生氣了。這我也常碰見。見怪不怪,還是要怪。微笑

社會科學也如此,必須可以被定義,而且是操作型定義,不然如何測量他?可是問題來了,很多「東西」不容易被定義清楚,不容易量化。譬如愛,有沒有「愛」呢?又如「社會」二字,如何定義他?

請教兄的看法。

GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-07-10 10:13 回覆:

個人的看法是,抽象的概念如「神」、「愛」、「感情」、「同理心」等實際(不是「實質」)存在的東西追根究底仍得回歸到物質的領域,畢竟宇宙間萬事萬無無不源自於開天闢地的 big bang,那時人在那裡?人本的「神」、「愛」、「感情」、「同理心」又在那裡?精神本於物質概無可疑。

Matter (事物)有「物質」和「事情」二義,可見抽象離不開具象。僅以一般所謂的靈魂而言,科學上的看法以為它是人類大腦電化學作用產生的 consciousness,有 consciousness 作用的智人自以為有「靈魂」無可厚非,但進一步宣稱 mind 和 body 兩相無涉(哲學上稱之爲 dualism,是為 mind-body problem 的一種解釋)則屬於理無據。如果 dualism 為真,我們應該找得到靈魂自外於人腦(thus 物質)存在的證據,然而事實並非如此。

我的看法是,精神不外物質,而不是相反。有物質不一定有精神,因為宇宙不一定會有生命;而有精神必得先有物質,因為精神是物質的作用,沒有「東西」就沒有作用,沒有作用精神是什麼?人類已經非常瞭解物質和它的作用,而精神除了一個「現象」以外還講的出什麼?Dualism 可以休矣。


月飛來
等級:8
留言加入好友
+
2014/07/09 22:25

如果我說,那就是你與岳飛有緣。

不知科學上如何認知「緣」?還是壓根沒這東西?

誠心請教。

我知道您這裡講的科學的東西是對的。

GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-07-10 00:11 回覆:

沒有緣這東西。至少沒證據顯示有,和靈魂一樣。

可是人不喜歡聽到「無緣」,一如沒有人喜歡別人說他沒有「靈魂」。可是你叫他定義「緣」或「靈魂」他打死也講不出所以然來。

沒辦法,不存在的東西無法定義,沒定義就無法據以證實它的存在,人就在這種自造的迷思裡打滾。

一般人碰到講不出所以然來的東西喜歡說「磁場」,反正對她而言只要是看不見又自以爲「必然有」的東西都叫磁場。等你問她馬克斯威爾的式子時她就傻眼。

不是才在說磁場嗎?法拉第怎麼了?馬克斯威爾怎麼了?

很少人有解釋、實驗、證明的概念,講話又不一字一句認真思索、理解自己話語內容的意義。反正一塌糊塗,可你一認真她就生氣了。


月飛來
等級:8
留言加入好友
=
2014/07/09 15:25

科學的好處是使人清醒。

兄的確是頭腦清醒。

GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-07-09 16:19 回覆:
而我卻曾在西湖參拜岳墳後當天兩次昏厥。一次在公車上,一次在酒店裡。

scchang
等級:8
留言加入好友
2014/07/09 10:48
若以兩千多年前所能的說法要如何描述大撕裂呢?諸法空相?無餘涅槃?
GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-07-09 14:46 回覆:
佛經裡的許多說法在我來看是...it's not only not right, it's not even wrong。
GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-07-09 14:25 回覆:

古人 speak just for the sake of saying it 的說法在現代科學裡無一席之地。理論不能只有「說」,要有解釋、證明、實驗、觀測、預期、普遍,以及 falsifiability。只用「講」是無用的。


老仔仔~信手拈來
等級:8
留言加入好友
2014/07/09 10:07
也就是說500億年後,宇宙將空無一物,連神都難保被撕裂的命運。
GolfNut — 無心的邂逅(GolfNut) 於 2014-07-09 10:44 回覆:

Nice!即使在今天神也早已被撕裂了。

昨天我才剛把臺北家裡被我發現的一大堆基督教書籍扔進大樓資源回收箱,聖經在內