Предисловие редакторов — Данные астрофизических наблюдений однозначно свидетельствуют о наличии в нашей Вселенной так называемых тёмной материи и тёмной энергии, причём в масштабах значительно превосходящих обычную материю. В целом современная картина мира выглядит так: на обычное вещество приходится около 4% всей массы-энергии во Вселенной, в то время как остающиеся 96% материальных сущностей имеют совершенно иную, необычную, вызывающую массу вопросов природу. Обычная материя в основном представлена межгалактическим газом: на его долю приходится 3,4% в общем балансе массы-энергии. При этом звёзды, планеты и другие астрофизические объекты типа комет, астероидов составляют 0,6% вещества во Вселенной. Отметим, что пропорция 3,4:0,6 = 17:3 в пользу межгалактического газа по отношению к оформленному в небесные тела веществу установлена при помощи прямых астрономических наблюдений электромагнитного типа, проведённых в широком диапазоне длин волн от инфракрасного излучения до γ‑излучения и регистрации нейтрино и космических лучей.
Но основные вопросы, разумеется, вызывает «тёмная сторона» нашей Вселенной.
Прежде всего, что же это такое – тёмная материя и тёмная энергия? Как они проявляют себя, как наблюдаются? Как в науке сложилась ситуация, в рамках которой что-то было с достоверностью обнаружено, причём много десятилетий назад, а вот что именно – по сей день продолжает оставаться загадкой и предметом непрекращающихся дискуссий? Усугубляет проблему преобладание обнаруженных новых форм вещества над веществом достаточно хорошо изученным.
Действительно, обычно знания о том или ином физическом феномене последовательно уточняются по мере усовершенствования измерительной техники. Это приводит к введению всё меньших и меньших поправок к полученным ранее значениям тех или иных параметров, описывающих данный объект или явление.
Совсем не так обстоит дело с «уточнением» распределения вещества во Вселенной: в этом случае внесённая «поправка» в 25 раз превысила «уточняемый результат».
Это – удивительное обстоятельство, не имеющее, по всей видимости, аналогов в истории физики.
Так почему же обнаруженные новые и наиболее распространённые формы существования массы-энергии во Вселенной были снабжены прилагательным «тёмный»? Ответ на поставленный вопрос состоит в том, что под обычной материей в астрофизике понимается светящаяся материя – то есть такая, которую в наблюдениях тем или иным образом «видно» (пусть и не только в оптическом диапазоне длин волн); таким образом, эта материя по определению должна быть способна испускать и/или отражать свет.
Тёмная же материя – в соответствии с данными астрофизических экспериментов – в буквальном смысле этого выражения «не видна», – то есть она не принимает, судя по всему, почти никакого участия в электромагнитном взаимодействии.
Что такое материя простыми словами?
У этого термина существуют и другие значения, см. Материя . Мате́рия (от лат. materia «вещество») — физическое вещество , в отличие от психического и духовного . В классическом значении всё вещественное, «телесное», имеющее массу, протяжённость, локализацию в пространстве, проявляющее корпускулярные свойства.
Когда открыли темную материю?
Темная материя — гипотетическая форма материи, которая не взаимодействует с электромагнитным излучением и не испускает его, а проявляет себя только гравитационным воздействием. Прямых доказательств существования темной материи в настоящее время нет, но косвенных множество.
Все они основаны на специфическом поведении астрофизических объектов, в частности на аномально высокой скорости вращения внешних областей галактик .
Впервые о проблеме скрытой массы и возможном существовании темной материи заговорили в 1922 году британский и голландский астрономы Джеймс Джинс и Якобус Каптейн.
Исследуя движение звезд в Галактике, они пришли к выводу, что подавляющая часть вещества в ней невидима. Впоследствии множество других наблюдений за нашей и другими галактиками подтвердили это предположение, причем параметры невидимой материи в целом согласовывались между собой, несмотря на разницу в методах и объектах наблюдения.
Сегодня, когда в игру включилась и еще более загадочная темная энергия , ускоряющая разбегание галактик, признано, что общая масса-энергия наблюдаемой Вселенной состоит на 4,9% из обычной барионной материи, на 26,8% — из темной материи и на 68,3% — из темной энергии.
Существует множество кандидатов на роль частиц, составляющих темную материю, из которых наиболее популярны вимпы (WIMP, weakly interacting massive particles) — слабо взаимодействующие массивные частицы (среди них гипотетическое тяжелое или «стерильное» нейтрино), однако все попытки обнаружить их пока результата не принесли.
Существует также ряд более экзотических объяснений так называемой скрытой массы. Такова, например, теория плазменной космологии, разработанная Нобелевским лауреатом по физике Ханнесом Альфвеном, согласно которой Вселенная заполнена проводящей плазмой , по которой курсируют гигантские токи, в галактических масштабах оказывающие на вещество большее влияние, чем гравитация .
Для чего нужна темная материя?
Зачем нам нужна темная материя? — Темная материя нам нужна не только для объяснения астрофизических явлений вроде галактического вращения, движения скоплений и их столкновений, но и для объяснения самого происхождения жизни. Чтобы объяснить почему, нужно вспомнить, что Вселенная началась с горячего и плотного состояния — Большого взрыва, когда все было в виде практически однородного моря отдельных, свободных, высокоэнергетических частиц.
По мере охлаждения и расширения Вселенной образовались протоны, нейтроны и легчайшие ядра (водород, гелий, дейтерий и немного лития), но ничего больше.
Только спустя десятки или сотни миллионов лет назад эта материя коллапсировала в достаточно плотные регионы, чтобы образовать звезды и галактики.
Все это произошло бы, хотя и немного иначе, с темной материей или без нее.
Но чтобы элементы, необходимые для жизни, расплодились в изобилии — углерод, кислород, азот, фосфор, сера — их нужно выплавлять в ядрах самых массивных звезд во Вселенной. Чтобы из них образовались твердые планеты, органические молекулы и жизнь, им сперва нужно выбросить эти тяжелые атомы в межзвездную среду, где они снова станут звездами, уже следующими поколениями.
В чем разница между темной материей и темной энергией?
Субстанция, обладающая антигравитацией — Распределение энергии во Вселенной Темная энергия представляет собой еще более необычную субстанцию, чем та же темная материя. Она не обладает способностью собираться в сгустки, в результате чего равномерно распределена абсолютно по всей Вселенной. Но самым необычным ее свойством на данный момент является антигравитация.
Природа темной материи и черных дыр Благодаря современным астрономическим методам имеется возможность определить темп расширения Вселенной в настоящее время и смоделировать процесс его изменения ранее во времени. В результате этого получена информация о том, что в данный момент, так же как и в недалеком прошлом, наша Вселенная расширяется, при этом темп этого процесса постоянно увеличивается.
Именно поэтому и появилась гипотеза об антигравитации темной энергии, так как обычное гравитационное притяжение оказывало бы замедляющее воздействие на процесс «разбегания галактик», сдерживая скорость расширения Вселенной. Данное явление не противоречит общей теории относительности, но при этом темной энергии необходимо обладать отрицательным давлением – свойством, которым не обладает ни одно из известных на данный момент веществ.
У этого термина существуют и другие значения, см. Материя .
Виды энергии :
Механическая
Потенциальная Кинетическая
‹ ♦ ›
Внутренняя
Электромагнитная
Электрическая Магнитная
Химическая
Ядерная
Гравитационная
Вакуума
Гипотетические:
Тёмная
См. также: Закон сохранения энергии
Мате́рия (от лат. māteria « вещество ») — одно из основных понятий физики , общий термин , определяющийся множеством всего содержимого пространства-времени и влияющий на его свойства .
Сколько весит темная материя?
Исходя из своего предположения, исследователи подсчитали, что частицы темной материи имеют массу от 10^-3 эВ до 10^7 эВ (электронвольт). Раньше предполагалось, что этот диапазон составляет от 10^-24 эВ до 10^19 ГэВ, то есть субстанция оказалась гораздо плотнее, чем думали ученые.
Чего больше в составе Вселенной?
Доля нестабильных частиц в составе тёмной материи во времена сразу после Большого взрыва не превышала 2 – 5%, выяснили ученые из МФТИ , Института ядерных исследований РАН и Новосибирского госуниверситета. Работа опубликована в журнале Physical Review D .
« Расхождение космологических параметров в современной Вселенной и во Вселенной вскоре после Большого взрыва, можно объяснить тем, что доля тёмной материи уменьшилась.
Мы впервые смогли рассчитать, на сколько тёмной материи стало меньше и насколько велика была нестабильная компонента » , — говорит соавтор исследования академик Игорь Ткачёв , заведующий отделом экспериментальной физики ИЯИ РАН и преподаватель кафедры фундаментальных взаимодействий и космологии МФТИ .
Астрономы впервые заподозрили, что во Вселенной присутствует значительная доля «скрытой массы», ещё в 1930-х годах ХХ века, когда Фриц Цвикки обнаружил «странности» в скоплении галактик в созвездии Волосы Вероники — галактики двигались так, как будто бы на них действует гравитация от некоего невидимого источника.
Эту скрытую массу, которая не проявляет себя никак, кроме гравитационного воздействия, назвали тёмной материей.
Согласно данным космического телескопа «Планк», доля тёмной материи во Вселенной составляет 26,8%, остальное приходится на «обычную» материю (4,9%) и тёмную энергию (68,3%).
Природа тёмной материи до сих пор остаётся неизвестной, однако, похоже, именно её свойства помогут учёным решить проблему, возникшую перед ними после анализа результатов наблюдений космического телескопа «Планк».
Этот аппарат с высокой точностью измерял флуктуации температуры реликтового микроволнового фона — «эха» Большого взрыва. Измеряя эти флуктуации, учёные смогли вычислить ключевые космологические параметры Вселенной в эпоху рекомбинации — примерно через 300 тысяч лет после Большого взрыва.
« Однако выяснилось, что некоторые из этих параметров, а именно параметр Хаббла, описывающий скорость расширения Вселенной, а также параметр, связанный с количеством галактик в скоплениях, значительно расходятся с данными, которые мы получаем из наблюдений за современной Вселенной, например, непосредственно измеряя скорость разлёта галактик и исследуя скопления.
Это расхождение оказалось значительно больше погрешностей и известных нам систематических ошибок. Поэтому либо мы имеем дело с некоей неизвестной нам ошибкой, либо состав древней Вселенной существенно отличался от современного » , — говорит Ткачёв. Объяснить расхождение позволяет гипотеза распадающейся тёмной материи, согласно которой в ранней Вселенной тёмной материи было больше, а затем часть её распалась.
Сколько черной материи?
Тёмная мате́рия — в астрономии и космологии , а также в теоретической физике форма материи , не участвующая в электромагнитном взаимодействии и поэтому недоступная прямому наблюдению. Составляет порядка четверти массы-энергии Вселенной и проявляется только в гравитационном взаимодействии . Понятие тёмной материи введено для теоретического объяснения проблемы скрытой массы в эффектах аномально высокой скорости вращения внешних областей галактик и гравитационного линзирования (в них задействовано вещество, масса которого намного превышает массу обычной видимой материи); среди прочих предложенных оно наиболее удовлетворительно. Состав и природа тёмной материи на настоящий момент неизвестны. В рамках общепринятой космологической модели наиболее вероятной считается модель холодной тёмной материи . Наиболее вероятные кандидаты на роль частиц тёмной материи — вимпы
По крайней мере об этом говорят результаты исследований команды ученых из Московского физико-технического института, Института ядерных исследований РАН и Новосибирского государственного университета. Их работа опубликована в журнале Physical Review D.
Кто придумал тёмную материю?
Источник: http://astronews. ru/cgi-bin/mng. cgi?page=news&news=7027 Темную материю нельзя увидеть или обнаружить с помощью существующих приборов. Так откуда же мы знаем, что она действительно существует? Представьте, что Вселенная – круглая как торт, и нам необходимо ее разделить на вкусные кусочки.
Самая большая часть торта, а именно 68% придется на темную энергию – таинственную силу, наличием которой и объясняется расширение нашей Вселенной.27% нашего торта составит темная материя.
Это та таинственная материя, которая окружает галактики и взаимодействует только посредством гравитации.
И лишь 5% остается на привычную нам видимую материю.
Из нее сотворены пыль, газы, звезды, планеты и, наконец, люди. Темная материя получила такое название потому, что она, кажется, никак не взаимодействует с видимой: не сталкивается с ней и не поглощает ее энергию. Ни один из существующих инструментов не может нам помочь обнаружить ее.
Мы лишь знаем, что она есть, потому что можем увидеть последствия ее гравитации.
Быть может существование темной материи – это не больше, чем плод воображения ученых-фантастов? Откуда мы можем знать, что она действительно существует, если не имеем понятия, что она представляет собой? А темная материя действительно существует.
И на самом деле, это все, что нам о ней известно. Существование темной материи впервые теоретически обосновал Фриц Звики еще в 1930-е годы, однако современные расчеты сделала Вера Рубин лишь в 1960-е и 70-е года. Она подсчитала, что галактики вращаются быстрее, чем это возможно.
Они вращаются с такой скоростью, что уже давно должны были разлететься на куски.
Тогда Рубин предположила, что в центре галактик имеется темная материя, гравитационная сила которой не дает им разрушиться.
За последние несколько лет ученые значительно преуспели в обнаружении темной материи, в основном за счет влияния ее гравитации на путь, который проходит свет, пересекая Вселенную.
Под воздействием гравитации темной материи свет искажается. Астрономы даже смогли использовать темную материю в качестве гравитационной линзы для изучения более отдаленных объектов. Она служит им своего рода телескопом, и при этом ученые не имеют понятия, что она представляет собой.
Чего состоит Вселенная?
Вселенная — это весь материальный мир, разнообразный по формам, которые приобретает материя и энергия. Вселенная состоит из пустот (войдов) и галактических нитей, которые можно разбить на сверхскопления, скопления, группы галактик, а затем и на галактики. Вселенная в пределах 500 млн световых лет, показывает ближайшие галактические стены и сверхскопления (Авторы: Richard Powell, Antropia; Источник: Wikipedia ) Войды (от англ. void — пустота) — участки космического пространства, в которых концентрация галактик в десятки раз меньше средней.
Они окаймлены скоплениями и сверхскоплениями галактик.
Размеры войдов составляют около 10-30 мегапарсек.
Большие войды (англ.
supervoids) могут достигать в размерах 150 мегапарсек и вероятно охватывают около 50% объема Вселенной.
Галактические нити (англ.
galaxy filament) — крупнейшие из известных космических структур Вселенной в форме нитей из галактик со средней длиной 50-80 мегапарсек (163-260 миллионов световых лет), лежащие между большими пустотами (войдами).
Нити могут формировать «большие стены» — относительно плоские структуры скоплений и сверхскоплений. Сверхскопления галактик (англ. supercluster) — физически связанные сплющенные группировки скоплений галактик и групп галактик. Группы и скопления галактик образуют вытянутые волокна (цепочки).
Протяженность цепочек 10-100 мегапарсек, толщина около 1 мегапарсек.
Богатые скопления (то есть такие, которые состоят из большого количества членов) расположены на концах цепочек или в местах их разветвления.
Сверхскопление содержит сеть волокон (или одно волокно) и одно или несколько богатых скоплений.
Соседние сверхскопления соединены цепочками. Между цепочками сверхскоплений расположены войды. Скопления галактик (англ. galaxy cluster) — гравитационно связанные системы галактик, размеры которых могут достигать 10 8 световых лет. Массы скоплений варьируются от 10 13 до 10 15 масс Солнца.
Как называется невидимая материя во Вселенной?
Барионная темная материя — Небольшая (4–5%) часть темной материи — это обычное вещество, которое не испускает или почти не испускает собственного излучения и поэтому невидимо. Существование нескольких классов таких объектов можно считать экспериментально подтвержденным.
Сложнейшие эксперименты, основанные всё на том же гравитационном линзировании, привели к открытию так называемых массивных компактных галообъектов, то есть расположенных на периферии галактических дисков.
Для этого потребовалось следить за миллионами удаленных галактик в течение нескольких лет.
Когда темное массивное тело проходит между наблюдателем и далекой галактикой, ее яркость на короткое время уменьшается (или увеличивается, поскольку темное тело выступает в роли гравитационной линзы).
В результате кропотливых поисков такие события были выявлены. Природа массивных компактных галообъектов ясна не до конца. Скорее всего, это либо остывшие звезды (коричневые карлики), либо планетоподобные объекты, не связанные со звездами и путешествующие по галактике сами по себе.
Сколько энергии во Вселенной?
Анонимный вопрос 13 октября 2015 · 6,2 K Наверное, это прозвучит странно, но суммарная энергия во вселенной скорее всего равна нулю. Или близка к нулю. Конечно, масса нашей вселенной оценивается примерно в 3 x 10^55 кг (это 3 с пятьюдесятью пятью нулями).
И вы можете прикинуть, сколько энергии получится по известной всем формуле E=mc^2.
Вы можете еще вспомнить об излучении звезд (солнечная радиация).
У вас получится очень большое число. Но.
Свет, вещество и антивещество — это то, что физики называют «положительной» энергией.
Этой энергии очень много, и никто не скажет вам точно, сколько же ее всего.
Большиство физиков полагают, однако, что во вселенной существует точно такое же количество «отрицательной» энергии, которая сосредоточена в гравитационном взаимодействии, существующем между частицами с «положительной» энергией. Вся «положительная» энергия компенсируется «отрицательной», и в итоге получается, что суммарная энергия вселенной равна нулю.
Это так называемая теория нулевой энергии вселенной.453 Впервые слышу об отрицательной энергии. Есть какая-нибудь научно-популярная статься об этом? Комментировать ответ Комментировать Во-первых некий комментарий про ответ выше. Я впервые слышу про энергию «гравитационного поля». Это понятие тем более непонятно из-за того, что последнего вообще не существует.
Есть лишь искривление пространства-времени, которое мы называем гравитацией, никакого поля там и в помине нет. Слегка почитав про эту «теорию», я понял, что это не совсем распространенная в. Читать далее 1,4 K Комментировать ответ Комментировать Во-первых про отрицательную энергию.
В любом случае коэффициент положительный.
Хотя бы даже потому, что сам электрон, считающийся «отрицательно» заряженной частицей, имеет положительный заряд, хотя и существенно меньший, чем «положительно» заряженные протоны (разность потенциалов, если кому интересно погуглите).
Взять те же старые весы, где вес груза слева уравнивается.
Читать далее 414 Автор не понимает в физике и написал свои личные рассуждения. Полностью неверно, что отрицательный электрон имеет. Читать дальше Комментировать ответ Комментировать
Откуда взялась энергия?
Источники энергии — Турбогенератор преобразует энергию пара под давлением в электрическую энергию Условно источники энергии можно поделить на два типа: невозобновляемые и постоянные . К первым относятся газ, нефть, уголь, уран и т.д. Технология получения и преобразования энергии из этих источников отработана, но, как правило, неэкологична, и многие из них истощаются.
Невозобновляемые ресурсы энергии и их величина
Вид ресурса
Запасы, Дж
Термоядерная энергия
3,6·10 26
Ядерная энергия
2·10 24
Химическая энергия нефти и газа
2·10 23
Внутреннее тепло Земли
5·10 20
table> Возобновляемые ресурсы энергии и их годовая величина
Вид ресурса
Запасы, Дж
Солнечная энергия
2·10 24
Энергия морских приливов
2,5·10 23
Энергия ветра
6·10 21
Энергия рек
6,5·10 19
В чем разница между материей и бытием?
Бытие – это объективная и субъективная реальности, взятые воедино. Бытие – это все то, что существует. — Понятие ‘ материя ‘, отражая предельно общие свойства объективного мира, является субстанцией. Не существует материя вообще, как не существует вообще человека, предмета, цвета вообще.
Откуда произошло слово материя?
Этимология — Происходит от лат. māteria «первичное вещество , материя», далее из mater « мать », далее из праиндоевр. *mater- « мать ». Русск. материя — начиная с Петра I; заимств. из лат. через польск. materia или нем. Маtеriе (ХVI в.). Использованы данные словаря М. Фасмера . См. Список литературы .
Что такое материя по Аристотелю?
МАТЕРИЯ – понятие древнегреческой, затем всей европейской философии. Играет важную роль в онтологии, натурфилософии, теории познания. Имеется во многих, но не во всех системах европейской философии. Основные значения понятия материи: 1) субстрат, «подлежащее», «то, из чего» (Аристотель) возникают и состоят вещи и Вселенная; 2) бесконечно делимый континуум, пространство, «то, в чем» (Платон), или протяжение (Декарт); 3) принцип индивидуации, т.е.
условие множественности (Платон, Аристотель, Прокл, Лейбниц); 4) вещество, или тело, обладающее инертностью, т.е.
массой, и непроницаемостью, т.е.
упругостью или твердостью (античные стоики, новоевропейские материалисты).
Противопоставляется материя духу, разуму, сознанию, форме, идее, благу, Богу, актуальному бытию (как чистая потенция), или, напротив, вторичным явлениям сознания как подлинное, объективное, первичное бытие.
На этой оппозиции основывается идеологическое значение понятия материи и противостояние материализма и идеализма . Термин «материя» – латинская калька древнегреческого слова «ὕλη» («ὕλη» первоначально означало «лес», древесину как строительный материал; лат.
materia – также первоначально «дубовая древесина, строевой лес»). В философию термин «ὕλη» впервые введен Аристотелем, латинский перевод «materia» – Цицероном. Аристотель употребляет термин «ὕλη» – материя, излагая взгляды своих предшественников. По его утверждению, «первоначало всего», о котором учили большинство философов-досократиков, есть именно материя (вода у Фалеса, воздух у Анаксимена, беспредельное у Анаксимандра, огонь у Гераклита, четыре элемента у Эмпедокла, атомы у Демокрита): «Большинство первых философов считало началом всего одни лишь материальные начала, а именно то, из чего состоят все веши, из чего как первого они возникают и во что как в последнее они, погибая, превращаются» (Метафизика, 983 b5–9).
С материей отождествляет он и «третье начало» Платона, «хору» − пространство. Эту традицию продолжает ученик Аристотеля Феофраст, а затем все древние доксографы и новые историки философии. Учения первых греческих натурфилософов одно время объединяли под названием «гилозоизма», т.е.
«живоматериализма», дабы подчеркнуть отличие их представления о перво-материи как живом и отчасти разумном начале от механистического материализма нового времени. Нередко такой гилозоизм характеризовался как переходная ступень от мифа к логосу, от религиозного мировосприятия к рациональной философии.
В первоначалах досократиков видели развитие космогонических мифов Передней Азии. Однако сами натурфилософы сознавали себя не продолжателями, а прямыми оппонентами традиционной мифологии: критика общепринятых религиозных воззрений как бессмысленных и безнравственных составляет полемический пафос ранних досократиков.
В чем сущность категории покой?
Покой есть форма движения, а движение – форма покоя. Движение – атрибут материи, её неотъемлемое свойство, что является законом, содержащим в себе покой. Материя в движении вечна во времени и бесконечна в пространстве, и это тоже закон ( покой ).
