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第四百零三章 載入人類科學史的一天(下)(2 / 2)

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是啊

自己早就應該想到的。

一個無法被探測的微粒,不正是符合暗物質的定義嗎?

暗物質。

這是一個傳播度很廣,但很多人對它一知半解的東西。

暗物質的雛形,最早可以追溯到1922年。

當時天文學家卡普坦就通過星體係統運動,間接推斷出星體周圍可能存在不可見物質。

接著在1933年。

天體物理學家茲威基利用光譜紅移法,測量了後發座星係團中各個星團的運動速度和狀態。

發現星係運動速度彌散度太高,如果僅靠看得見的星係質量產生的引力是無法將這些星係束縛在星係團中的,這些星係團將分崩離析。

不過暗物質真正的‘成名之戰’,還是發生在1970年。

當時一個與起點知名女富婆同名,叫做薇拉·魯賓的女教授,對銀河係的鄰居仙女座大星係也就是31的星係,進行了一次旋轉曲線的測量。

所謂星係旋轉曲線,是指距離星係一定距離處的星體,繞星係中心旋轉速度的函數曲線。

用人話說就是公轉速度。

如果星係的引力僅由可見物質提供,那麼可以計算出旋轉曲線應該會呈現出這樣一個效果:

距離星係中心越遠的星體,旋轉速度應該越慢。

然而,薇拉·魯賓對仙女星係進行觀測時卻發現.

實際的旋轉曲線在超出一定距離後。

離星係中心越遠的星體,旋轉速度和內部幾乎保持不變。

這意味著什麼呢?

上過高中物理的同學應該都知道。

距離星係中心距離相同的情況下。

v1也就是理論上應該擁有的較慢速度)和v2薇拉·魯賓觀測到的旋轉速度),二者的離心力是截然不同的。

前者低,後者高。

所以如果星係的引力僅由可見物質提供,那麼理論上用v2旋轉的星體將會被甩出星係。

除非

那些星體被某些看不到的東西所吸引了,因而被束縛在了星係中。

也就是星係的實際質量,要比觀測計算出來的質量更大。

這就是暗物質的萬惡之源。

等到了2022年,暗物質的證據就很多了。

比如通過多種相互獨立的測量方法得到的星係或星係團)總質量,比其中普通物質的質量多出很多。

又比如關於宇宙微波背景輻射的觀測。

又又比如關於不同宇宙年齡時形成星係團數量的模擬等等.

另外要提及一點的是。

目前對星係質量的計算方式已經非常成熟了,不會出現太大的誤差。具體方式可見281章)

所以呢。

以上那些情況是切實存在的,要想解釋這些反常現象,人們有兩種辦法:

一是堅持已知的引力理論——也就是廣義相對論的正確性,但引入某種電中性的物質提供額外引力源。

這種粒子其隻參與引力但不參與電磁相互作用,無法通過電磁手段探測到它,故稱為“暗物質”、

二則是不引入暗物質的概念,而是通過修改引力理論,使得修正後的理論在宇宙大尺度結構上符合天文測量結果。

粒子物理學家選擇方案一。

因為畢竟引入新粒子是更經濟和屢試不爽的辦法,並且早先的許多模型引入後來被證明都是正確的,比如說希格斯粒子。

但廣義相對論學家呢,則大多喜歡方案二。

因為又可以吃成長快樂了。

目前持觀點一也就是暗物質存在的科學家數量,要遠高於後者。

比如咱們國家就發射了悟空號暗物質探測衛星上天探查,國外也有很多相關項目。

現在科學界比較準確的說法是這樣的:

宇宙總質能中,隻有4.9的可見物質。

也就是我們看得見的星係、星雲塵埃、恒星、行星等隻占宇宙總質能的4.9,還有95.1,是26.8的暗物質和68.3的暗能量——這不是民科哈,是宇宙學如今比較統一的看法。比如《s

ce》的這篇10.1126sce.1146676還有這篇10.1093nrasstaa3016)

不過需要明確的是。

雖然理論上支持暗物質存在的證據有很多很多,暗物質的存在概率要比‘引力子’大上了無數倍——這裡的無數倍不是誇張,而是確實如此。

但截止到目前,人類依舊沒有發現任何一種非廣義概念的暗物質。

這玩意兒某種意義上有些像是黑洞:

大家都知道黑洞存在,但直到2019年事件視界望遠鏡拍到了吸積盤之後,人類才第一次從事實上確定了黑洞存在。

在那之前,物理學界和天文學界隻能用現象去表明黑洞存在。

暗物質也是同理。

在中微子震蕩發現之前,科學界一直認為中微子最可能是暗物質。

但在中微子震蕩被發現後,這種可能就被pass了。

因為中微子震蕩證明中微子在宇宙中星係形成時是相對論性運動的,如果它們作為暗物質的主要成分的話,將會阻礙星係乃至宇宙大尺度結構的形成,所以不能是暗物質的主要成分。

如今中微子被歸類為了熱暗物質也就是以接近真空光速的速度運動、不參與電磁相互作用的暗物質的一部分。

這就好比進化論一直在找標準的‘人猿’,也就是界於原始人和猿猴之間的那種進化中間體。

但找來找去死活找不到人猿,就隻能無奈把黑猩猩歸類到了‘半步人猿’‘猿猴巔峰大圓滿’‘可受人猿一擊而不死’這種概念。

也就是硬算的話可以算進去,但沒啥實質意義。

如今理論上符合暗物質條件的粒子模型,隻有五種:



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