スペースは大きいです。人類が故郷と呼ぶ宇宙は非常に広大で、最も強力な望遠鏡でさえ端を見ることができません。これらの距離にもかかわらず、あるいはおそらくそのせいで、科学者たちは長い間、太陽系の間には何もない空間しかないと信じていました。しかし、暗黒物質と暗黒エネルギーがその空間の大部分を占めています。天の川の約 84% はこれらの物質で構成されています。暗黒エネルギーと暗黒物質とは何ですか?また、これら 2 つのとらえどころのない天体物質に関する最も一般的な誤解は何ですか?
暗黒物質とは?
暗黒物質と暗黒エネルギーを取り巻く誤解を理解することは、これらのとらえどころのない物質自体について学ぶことから始まります。オックスフォード辞書は、暗黒物質を「宇宙に存在すると仮定され、いくつかの形態のいずれかを取ることができる非発光物質」と定義しています。これらの形態には、相互作用の弱い粒子 (コールド ダーク マターとも呼ばれます) や、ビッグバン直後に生成されたホット ダーク マターと呼ばれる高エネルギー粒子が含まれる可能性があります。
暗黒物質は光やエネルギーを生成しません。また、光やエネルギー波を吸収したり反射したりしないように見えるため、肉眼や既存の監視機器のすべての形態では本質的に見えません.
研究者は、直接観測できない場合、暗黒エネルギーの存在をどのように知ることができますか?彼らは、それが目に見えるものとどのように相互作用するかを見ることができます。暗黒物質は星や銀河の動きを変えることが知られており、目に見える物質よりも多くの宇宙を構成しています。天文学者が観測できる惑星と星は、銀河の構成の約 5% しか占めていません。暗黒物質は約 27% を占めています。
ダーク エネルギーとは
27%が暗黒物質で、5%が可視物質である場合、残りの宇宙は何で構成されていますか?そこで暗黒エネルギーの出番です。それは存在しますが、科学者はそれについてあまり知りません。
アルバート・アインシュタインは、恒星と惑星の間の大きなギャップが単なる空間ではないことを理論化した最初の人物です。彼の重力理論によれば、空の空間は潜在的にそれ自身のエネルギーを持っている可能性があります。暗黒物質や目に見える物質とは異なり、アインシュタインは、星と惑星の間のそれほど空ではない空間の特徴であるため、宇宙の膨張は暗黒エネルギーを希釈しないと理論付けました.
これは一つの理論にすぎません。他の研究者は、このエネルギーは一時的に形成されたり消えたりする仮想粒子で構成されている可能性があると述べています。また、まったく別のもの — 動的エネルギー流体または場 — がその空間をすべて埋めているという理論もあります.
事実、研究者は宇宙の大部分が目に見えないもので構成されていることを理解していますが、それを研究したり、真に理解することもできません.これは、公共の場と実験室の両方で、いくつかの誤解につながっています。
暗黒物質とエネルギーに関する誤解
研究者が暗黒物質とエネルギーについて理解していないことのリストは、彼らが知っていることや証明できることよりもはるかに長い.暗黒物質とエネルギーに関する最も一般的な誤解のいくつかを以下に示します。
ダークマターとダークエネルギーに違いはない
暗黒物質と暗黒エネルギーに関する最も一般的な誤解の 1 つは、ラベルが交換可能であるというものです。何かになるだけでも、名前に「暗い」という言葉が含まれていると簡単に推測できます。それは真実から遠く離れることはできませんでした。天体物理学者が知る限り、これらの共通点はその名前だけです。科学者がそれらが何であるかを知らないという理由だけで、それらは両方ともダークと呼ばれています.
研究者が理解しているように、暗黒物質は重力を働かせて物を引き寄せます。一方、暗黒エネルギーが宇宙の継続的な膨張に寄与している可能性があります。暗黒物質とエネルギーについて科学が理解していないことがあまりにも多く、研究者がこれらの天体定数について推測する余裕がないという事実は残っています。
すべて同じもの
研究者は暗黒物質についてほとんど理解していないため、彼らが知っていることはすべて、今後数十年で間違っていることが証明される可能性があります.最大の仮定の 1 つは、暗黒物質はすべて 1 種類の物質で構成されているというものです。
この仮定は、天体物理学者が観測可能な宇宙で見たすべてのものに反するでしょう。主に単一の元素で構成されているように見えるものでも、他の微量元素が混在していることがよくあります。星を誕生させる巨大な塵の雲は、主に水素とヘリウムでできています。それでも、炭素、窒素、マグネシウム、鉄も存在し、星の創造に不可欠です。
暗黒物質が宇宙の大部分を占めていることを考えると、それが違うと考える理由はありません。
宇宙定数
宇宙定数は、アルバート アインシュタインが自身の一般相対性理論のバランスをとるために方程式に挿入した変数です。彼が 1915 年にこの理論を発表したとき、物理学の分野では宇宙は静的であると信じられていました。この定数により、アインシュタインは仮説を理解するのに十分な方程式をごまかすことができました。もちろん、宇宙定数を反証するのに 10 年しかかからず、エドウィン ハッブルによる観測が行われました。
宇宙が膨張することを理解することは、暗黒エネルギーが星系間の空間の特徴であるという理論が真実であることが証明されれば、暗黒エネルギーは永久に強さを増すことを意味します.宇宙定数の誤解は、暗黒エネルギーが宇宙全体で同じ固定値であるため、常に同じ力を持つと仮定しています.
光速の限界
暗黒物質と暗黒エネルギーに関する現在の理論の多くは、1900 年代初頭にさかのぼります。すでに誤りであることが証明されている宇宙定数を導入することに加えて、一般相対性理論は、何も達成できない宇宙速度の限界があると仮定しました。これは、光子が移動する速度であり、光速とも呼ばれます。
それは、天体物理学や暗黒物質や暗黒エネルギーの理解にとって何を意味するのでしょうか?これらの物質は、光よりも速く移動する可能性があるため、最新の検出方法では見えません。一部の物理学者は、これらの粒子が非常に速く動いている可能性があるため、反射して研究者にその存在を警告する光子が追いつかない可能性があると理論付けています.
暗黒物質は存在するのですか?
これらすべての理論と当て推量を踏まえて、「暗黒物質はそもそも存在するのでしょうか?」と尋ねるのは公正なことです。現在、その存在は単なる理論であり、誰もが同意しているわけではありません.暗黒物質のアイデアは、天体物理学のデータを彼らが説明しているモデルに適合させるために発明されたと推測する人もいます.修正ニュートン動力学 (MOND) などの他の理論は、暗黒エネルギーと暗黒物質の仮説に代わる有力な仮説です。
MOND は、現在受け入れられているニュートン重力理論と非常によく似ていますが、大きな違いが 1 つあります。それは、加速の速度です。 MOND には現実にある程度の根拠があります。 10-10 m/s2 より小さいしきい値での重力加速度の計算は、サイズや年齢に関係なく、測定されたすべての銀河で機能します。
暗黒物質の概念はアインシュタインの相対性理論にさかのぼりますが、MOND はわずか 30 年ほど前のものです。まだその存在が証明されていなくても、天体物理学者はその汎用性から MOND よりも暗黒物質理論を好みます。 1対1のテストでは、MONDは暗黒物質理論と同じ結果を生み出すことができませんでした。これは、多くの人がそれを放棄して暗黒物質を支持することを計画していることを意味します.
今後数十年のうちに、暗黒物質と暗黒エネルギーが存在しないことが研究によって証明される可能性がありますが、現時点では、物理学者が宇宙で何が起こっているかを説明するのに最適な理論であることに変わりはありません。
空を見上げる
人類が住んでいる宇宙についてまだ理解していないことがあまりにも多いため、月に到達して戻ってきてもまだいくつかの章が欠けている本を埋めることができます.研究者と天体物理学者は、宇宙に対する人類の理解を向上させるために必要なことに取り組んでいます。彼らは 50 年前よりも理解を深めており、50 年後に何が学ばれるかは誰にもわかりません。
暗黒物質は、宇宙の秘密を解き明かす鍵となる可能性があります.
