黑洞、暗物质、暗能量、平行空间等概念,多数人都在网上见过。
“某某研究发现”,这样的词汇为人类的研究蒙上一层无往不利的假象,似乎人类对于这些事情已经有了清晰的认识。
其实这些你以为你能知道的事情,就连世界顶尖科学家都不清楚。
暗物质这一名词许多人都知道,就是“宇宙中1/4的物质都是暗物质”这一结论也不少人知道。
就像给宇宙画蓝图,我们对于“宇宙中1/4的物质都是暗物质”,也不过是计算的结果。
说起暗物质,还得从上个世纪的科学研究开始说起。
早在1915年,爱因斯坦刚刚提出广义相对论的那一年,他就得出推论:宇宙物质的平均密度必须达到5×10^(-30)克/立方厘米,这样全宇宙才能保持稳定。
不过在后来观测中,科学家发现宇宙物质密度竟然远远小于这个理论值,整整小了100倍。为此,爱因斯坦和另一位荷兰天体物理学家一起发表了一篇有关宇宙存在“看不见物质”的论文。
随后对于暗物质的猜想如雨后春笋,不过最有力的证据还是“星系自转问题”和“引力透镜效应”。
根据引力理论,星体旋转的速度与距离中心的距离会呈现一定的规律。一开始距离越远速度越快,而超过了某一个值后,速度将逐渐下降。
但世纪观测到的却完全不同,处在远离星系中心的恒星,公转速度远大于理论值。
曲线A为预测值,曲线B为观测值
科学家排除了观测误差后,得出一个结论,这是因为这些恒星的质量其实比观测到的要大。那是什么造成这样的情况?科学家认为是一种无法观测到的物质加重了恒星重量。
而“引力透镜效应”则来自爱因斯坦的预言。暗物质既然具有引力效应,那么也会造成广义相对论中所预言的时空弯曲。透过弯曲的时空看远处的宇宙,就会发生如棱镜似的折射现象。
如果空间存在大量的暗物质,整个空间都会出现变形现象,这也成了暗物质存在的佐证。
引力透镜效应
上百年的研究和摸索,人类已经开始主动地探测暗物质的存在,例如中国悟空号暗物质粒子探测卫星,又或是模拟暗物质的产生。
那么暗物质是宇宙真相的一部分吗?这个问题恐怕顶尖科学家也无法回答。
曾经量子力学的崛起让稳固的经典物理大厦将倾,可以想知,已知与未知的界限有时候也不是那么稳固。
不仅仅是暗物质,我们对于许多问题还存有疑虑。
光速被视为速度规则的上限,但我们的猜想认为超越光速是可以实现的,许多科幻作品也毫不犹豫地引用超光速的概念。
但人类现在能够达到的最快速度仅仅是70km/s,刚达到光速的1/4282,而且记录保持者还是一个核动力井盖*。
*注:一次失误的核实验导致一个井盖被炸飞,因为只捕捉到一帧,速度仍是预估速度。
世界维度同样是一个有趣的猜想概念,事实上我们连4维空间都没有观测过。而平行宇宙、外星生命这些更为广泛提及的名词,更是玄之又玄。
不过问题虽然留给人类,但未知从来不是问题,毕竟科学还在前进。
*参考资料:
豪尔赫•陈, 丹尼尔·怀特森 , 《一想到还有95%的问题留给人类,我就放心了》.
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