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如果我们没有暗能量和暗物质的证据,那么我们凭什么说它们分别占整个宇宙的27%和68%呢?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-06-18 09:10:34

说我们没有暗物质和暗能量的证据是完全错误的。对于这两种情况,我们都有足够的证据。这来自于对广泛的天体物理系统的观察,从宇宙早期的宇宙微波背景到今天的星系团。

问题是,这是间接证据。所以我们缺少的是直接证据。这与最近M87的黑洞图像非常相似——在此之前,我们所拥有的是大量关于黑洞的间接证据,但没有直接证据。然而,只有最坚定的逆向者(又名疯子)不认为黑洞存在。果然,最终有了正确的技术,我们能够得到直接的证据。

这是非常典型的物理学原理。我们通常假设某些粒子、场或物体的存在,因为它同时解释了各种各样的现象,即使我们不能直接观察到物体本身。如果证据广泛而有力,就会被接受,即使没有直接证据存在。

这就是暗物质和暗能量目前所处的状态——有大量的间接证据表明,它们实际上非常严格地限制了暗物质的性质。我们缺少的是直接证据。这在一定程度上是一种判断,来说明什么构成了“直接”和“间接”证据,但我们可以把这个讨论留给哲学家。一般来说,物理学家(和人们)看到直接证据就知道。

暗物质有如此多的间接证据,以至于目前还没有可行的与之竞争的理论。我们唯一没有发现的就是暗物质粒子。这种情况在粒子物理学中经常发生,比如中微子和希格斯粒子,这些粒子在被发现之前就被假设甚至接受了。暗物质实际上有一个与不受约束相反的问题——它的性质受到了很好的约束,实际上很难找到合适的粒子!构成暗物质的已知粒子有很多(例如中微子),但它们的质量和数量都不足以满足暗物质必须满足的一系列标准。再加上暗物质不与光相互作用的事实,要发现它到底是什么就极其困难了。

对于暗能量,情况有点不同。显然,还有其他可行的选择,比如修改广义相对论的f(R)引力模型。即使在暗能量模型的类别中,也有典型的爱因斯坦宇宙学常数,以及与各种标量场相关的许多备选项。所以这个领域更加开放。但无论它是什么,观测要求它表现得像某种占宇宙所有质量-能量约68-70%的物质。

所以请不要认为没有暗能量或暗物质存在的证据。这是完全错误的。对于这两种情况,我们都有充足的证据,但我们缺乏最后的“直接”证据。这正是欧几里得、LSST、DESI和WFIRST等下一代望远镜所希望的,或者至少能更好地加以限制。除了暗物质和/或暗能量之外,我们还想要一张黑洞的照片!但这并不妨碍我们百分之百地肯定它们的存在。
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