科学原理:暗物质
发布时间:2020-07-15
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科学原理:暗物质

(图片来源:NASA)

人类目前对宇宙的探索有多深?

如果把全人类从古至今所有的宇宙知识集合成一本百科全书,你一字不落地背下知识点,然后去参加全宇宙的知识竞赛。猜猜你能得多少分?

如果这个考试是百分制,那么不好意思,你只能得5分。

在宇宙探索之旅上,人类才刚出发。到目前为止,我们身边所认识的物质只占整个宇宙的5%,还有一种神秘的物质,被天文学家认为是打开宇宙新世界的钥匙,你看不到它,但它无处不在,它就是暗物质。

宇宙中的暗物质占27%,这个比例超过了人类目前所认识一切物质的5倍。你可能会问,既然压根看不到它,我们又怎么能确认它的存在呢?其实,天文学家开始注意到暗物质也要到20世纪60年代了,他们在计算星系质量时,发现了一些不合逻辑的事:

星系由成群的天体构成,它们之所以可以整齐划一地围绕星系中心转动而没有被甩出去,全靠引力的束缚,星系质量越大,引力就越大,能产生的星系自转速度也就越高。天文学家通过星系中已知恒星的数量来推算星系的质量,但计算得到的质量似乎维持不了星系那么高的自转速度。也就是说,如果星系的质量真的只有算出来的那么低,而恒星又在以目前的速度转圈圈,那它们早就被甩出去了。

一定还有什么奇怪的东西混进来了。天文学家从那时起开始推测暗物质的存在。如果我突然告诉你,你的身边埋伏着一些看不见的东西,它们有质量,能产生引力,只不过是隐身的。你一定觉得我在讲悬疑故事。的确,如此大胆的推测还需要更多的证据来支持。

后来,天文学家通过望远镜观测,发现很多天体发出的光线经过某个区域后会发生偏折,就像是穿过了一面透镜。可那片区域明明什么也没有。这时再想想暗物质,似乎一切就能解释通了。那面透镜其实是由暗物质构成的,它所产生的引力造成了光线偏折,天文学家把这称为“引力透镜”,这一现象也很好地佐证了暗物质的存在。

沿着这样的推测,天文学家逐渐发现了越来越多的证据,并逐渐确信了暗物质的存在。可这到底是种怎样的物质,他们依然很困惑。目前我们对暗物质只有一些简单的认识:我们看不到它,所以它是“暗”的,但它能产生引力,所以有质量,因此还属于“物质”;暗物质通常会聚集成很大的团块;喜欢和星系待在一起;它们能产生引力,但不具有四种基本作用力中的其他三种(电磁力、强核力和弱核力),所以既不发光也不反光,我们自然看不到。

科学家一直在搜寻着宇宙中的暗物质,也试图通过高能粒子对撞机来制造暗物质。或许通过对暗物质的研究,我们能发现一些新的粒子,或者是新的作用力。那一定是一件令人惊喜的事!

看来,人类对宇宙的探索,永远未完成。



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