19世纪末,开尔文在《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》中写道:“在物理学平静而清朗的天空之远处,还挂着两朵令人不安的小小乌云。”
他指的是迈克耳逊-莫雷实验和黑体辐射实验。这两朵乌云恰恰预示了相对论和量子力学的诞生。
开尔文后的一百年的物理学,又在这样混乱的局面中开始了-物理学的天空被“暗物质”和“暗能量”所笼罩。这次又将孕育出什么理论?我们拭目以待。
当然这是人类社会和科学发展的大事,我们每个人都不是局外人。“暗能量”的出现立即使人联想到了爱因斯坦的宇宙学常数,我们不知若是爱因斯坦地下有知的话,他是否会再次后悔,还是哭笑不得。
科学家是如何发现暗物质的?
我们知道,在各星系中,行星公转时有一个明显的规律,那就是距离恒星越远的行星,其公转速度就越慢,其实这种现象可以利用牛顿经典力学来解释。
简单来讲就是,行星围绕太阳公转时会产生“离心力”,其方向与太阳引力相反,当“离心力”与行星受到的太阳引力相等时,行星才会沿着一个稳定的轨道围绕着太阳公转(注:“离心力”是一种虚拟力,其本质是物体惯性的表现)。
由于“离心力”的大小与行星公转速度是正比例关系,而引力的大小则与距离的平方是反比例关系,因此行星的公转速度必须是一个特定的值,否则,行星就会脱离当前的轨道,远离恒星或者或坠入恒星。
然而科学家却发现,宇宙中的很多星系并没有遵循这样的规律,观测数据显示,很多星系的旋转速度都比理论值高出很多,特别是运行在星系外缘的恒星,其速度更是远远地超出了理论值的上限,以星系的质量所产生的引力,根本无法束缚住它们。
天文学家研究了构成后发星系团的大约100个星系的图像,他发现了这些星系的行为中的一些有趣之处。星系移动得如此之快,以至于它们应该会飞散开来,但实际上并没有,这就可能是有某种东西将它们结合在一起。
科学家推测,应该是有一种我们无法直接探测到的物质为星系提供了额外的力,并将其称为“暗物质”,这就是暗物质存在的间接证据。
时至今日,暗物质早已得到科学界的普遍认同,宇宙中暗物质的总质量是普通物质(即我们可以直接探测到的物质)的5倍多。
科学家们说,我们无法看到或检测到这种不可见物质的原因是它不与电磁力相互作用,比如可见光、X 射线或无线电波。暗物质基本上不会与普通物质发生反应,即使暗物质就在我们身边,我们也很可能感受不到。然而,我们看不到暗物质,但我们可以通过引力观察暗物质的某些影响。
从现有的观测数据来看,暗物质在宇宙中的分布在整体上是均匀的,这就意味着,或许我们身边就有一个暗宇宙。
科学家进一步提出,既然如此多的暗物质,应该像普通物质一样由多种基本粒子构成。那么,暗物质组成的暗宇宙也应该存在。即:宇宙中存在另一个暗宇宙。
既然存在暗宇宙, 如果暗宇宙也具备与已知宇宙相似的运行机制,自然也存在类似我们的宇宙这样的天体,比如由暗物质构成的“暗行星”、“暗恒星”、“暗星系”,而在一些条件合适的“暗行星”上,还可能会形成具有复杂结构的高分子化合物,进而演化出由暗物质构成的“暗生命”。
人类目前无法直接观测到暗物质组成的世界,但是,暗物质世界的生物是否能观测到人类的世界, 也是存在争议的。
哈佛大学的理论物理学家丽莎.蓝道尔(Lisa Randall)提出的“暗宇宙”理论,就认为宇宙中存在另一个暗宇宙,并且这个暗宇宙中还可能存在着“暗生命”,她在发表在《鹦鹉螺》(Nautilus)杂志上的文章中指出:你不会知道“暗生命”有多可爱,因为你基本上永远见不到它们。
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