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Maximuszhao铁虫 (初入文坛)
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[求助]
关于暗物质与暗能量
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| 本人想了解一下暗物质与暗能量，请问一下可以从哪些方面入手，现在比较流行的理论是什么？ |
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2楼2013-03-28 23:16:39
phykid
木虫 (正式写手)
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- 专业: 粒子物理与核物理实验方法
3楼2013-03-29 11:11:00
4楼2013-03-29 22:08:27
5楼2013-03-30 09:57:12
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戏说宇宙大爆炸 (11)--- 天体的运动和空间膨胀（1） 天体的运动是用空间坐标和时间坐标来描述。不同描述天体运动的理论采用不同的时空参考坐标系并赋予空间和时间不同的特性。在牛顿力学中，空间和时间都是绝对不变的。在爱因斯坦最初的宇宙模型中，空间不是绝对的，它和物质的分布有关，会被物质所弯曲，但宇宙空间尺度可以随空间变化但是不随时间变化的。在弗里德曼提出宇宙学方程存在有膨胀解后，哈勃又发现了星系的退行运动和距离大致成正比的关系。为了解释哈勃定律中星系的退行运动和距离大致成正比的关系，宇宙学家提出宇宙膨胀理论并虚构出共动坐标系。在共动坐标系中，空间尺度成了可变的。宇宙学家原来希望用星系构成共动坐标系的框架，但是实际天文观测表明，相对于共动坐标系，星系的位置也存在变化，无法用具体的星系的位置来构成共动坐标系的框架。 空间静止和空间膨胀是一个问题的两个方面，没有空间静止坐标系作为参考，我们是无法描述空间如何膨胀。为了从数学上表示空间静止和空间膨胀的关系，我们可以采用罗伯逊—沃克（R--W）度规和极坐标来描述。因为天文观测表明，宇宙空间在宇观尺度上是平直的，所以我们可以只考虑空间曲率因子k=0的情况。如果用Lp(t)表示天体和位于原点观测者之间的固有距离（它相当于在某一时刻观测者和天体之间在静止坐标系中的距离）；r(t)表示天体在共动坐标系中的位置坐标；则Lp(t)和r(t)两者之间存在如下关系 Lp(t)=R(t)∙r(t) (1) 公式中R(t)是空间尺度因子。将上式对时间求微商可以得到天体在空间静止坐标系中运动速度v(t)的表达式为 d Lp(t)/d t =v(t)= r(t) ∙ d R(t)/d t + R(t) ∙d r(t)/d t (2) 假设我们所观测到的星系谱线红移完全由星系的退行运动的多普勒效应产生，则星系的谱线红移为 z=v/c。公式(2)表明，星系的谱线移动实际上是由两个部分组成。等式右边第一项表示星系谱线移动和距离成正比的部分，由于宇宙膨胀这一部分谱线移动是红移，它是哈勃红移的理论基础，它的成因是空间尺度因子变化的结果；第二项表示星系谱线移动的本动部分，它具有随机性，可以是红移也可以是蓝移。天文观测表明，星系的本动速度大概为每秒几百公里量级。因此对近距离星系的谱线位移，星系的本动可能成为主要成分。这就是为什么在1929年哈勃发现哈勃定律时所用的24个近距离星系的谱线移动数据中，就有5个星系的谱线移动是蓝移而不是红移。随着星系距离的增加，星系的谱线位移中和距离成正比的红移部分增大，当星系距离大到使相应的红移大于本动可能有的蓝移值，我们就不再可能观测到星系的谱线有蓝移出现。 在有关宇宙学的科普文章和教科书中，作者通常只强调星系红移公式(2)中和宇宙空间膨胀有关的右边第一项的存在，把星系相应的在静止空间中的运动和空间膨胀导致的尺度因子完全等同起来。对星系相对于共动坐标参考系可以存在有位置坐标变化这个事实，只有少数作者轻描淡写地提到它星系‘本动’的表现，以致使有些人误以为星系在共动坐标系中的位置坐标应当是绝对不变的。星系只能随着宇宙空间膨胀而做退行运动。实际上宇宙中具体星系在共动坐标系中的位置坐标并不是固定不变的。 空间膨胀为什么会导致星系做退行运动？如果空间的膨胀可以导致星系产生运动，那么反过来星系的运动也运动带动空间的膨胀或收缩。可星系的本动为什么没有影响空间的膨胀或收缩？这是个值得探讨的问题。 |
6楼2013-04-08 06:47:30
zebrafish205
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7楼2014-11-03 12:25:16
