40.關於宇宙中我們不知道的一切(1 / 3)

40.關於宇宙中我們不知道的一切

我們所看到的僅僅是一滴水,但我們看不到的是整片海洋。

——艾薩克·牛頓

有一天,我全神貫注地聽我的數學家朋友愛德華多#pageNote#0在一群物理係學生麵前談論暗物質。他是個傑出的人,這不僅因為他是我所認識的最古怪、最有趣的人之一,還因為他勇氣可嘉——看看,他居然敢對物理係學生說,他們之所以去學物理,是因為他們不敢學數學!

他半是認真,半是開玩笑,漫談著暗物質的命名原因:“你們想象一下吧,許多年前,物理學家癡迷於難以預測的星係運動,但他們根本想不明白為什麼會如此難以預測……我們該怎麼辦呢?一個焦慮的物理學家問道。我們總不能直接在論文裏寫我們自己也不清楚為什麼會這樣吧,不如就把這種看不見摸不著的東西稱為暗物質吧?唔,提議不錯,行吧……”當一個人仰望繁星點點的蒼穹時,他往往會為宇宙的宏偉與浩瀚而折服。宇宙就像一片點綴著星星的巨大黑暗,我們目光所及的一切都是對過去的虛幻再現——我們所觀察到的很多東西或許早已不存在了,消失了,我們看到的不過是它們在數千年前發出的光,而這些光要耽誤一些時間,直到這一刻才到達我們眼中。科學中很少有這麼浪漫的事情吧。

我們從宇宙中獲得的所有信息都是以電磁輻射的形式

存在的,這些電磁輻射是我們能用肉眼或技術所捕捉到的,如可見光、紅外線、紫外線、無線電波和X射線等等,此外,引力波最近也被成功檢測到了。但事實證明,正如不是所有金子都會發光一樣,宇宙不僅僅是隻會發光的東西,它的很大一部分都隱藏了起來,對我們來說像謎團一般,直到最近才被我們的眼睛和設備發現。

我指的便是暗物質。這是一種構成了27%的宇宙物質能量的物質,既不是暗能量——一種導致宇宙膨脹的反引力,也不是中微子。由於它並不發射任何類型的電磁輻射,如光,因此得名暗物質。由原子組成的傳統物質,如構成我們身體的原子、構成我們星球的原子,或者你們正在讀的這本書的原子,他們加起來還抵不上整個宇宙的5%。與宇宙中所存在的其他物質相比,我們可以說是絕對驚人的少數派,是如此的渺小卑微。

既然暗物質不發射任何東西,也不與電磁輻射相互作用,那麼我們是怎麼知道它的存在呢?盡管不能直接探測到暗物質,但科學家能夠通過別的痕跡,如它所產生的引力作用,來尋找暗物質。人們對暗物質是如此的無知,以至於有人把它同舊地圖上的“未知之地”進行比較。古人認為未知之地中生存著可怕的怪物,但宇宙中並沒有像《哈利·波特與火焰杯》中那樣的稀有怪物——

哦,快讓我去去晦氣。

天文學家弗裏茨·茲威基觀察到後發座星係團中有異常運動的跡象,即其運動速度遠超出理論預期,因而率先推斷出其內部可能存在著一種暗物質。當時的科學界並沒有重視他的觀察結果,然而這麼多年過去了,目前依舊沒有任何理論能夠解釋這種異常現象。

1974年,美國天文學家維拉·魯賓觀測星係轉速時,發現圍繞星係外測旋轉的恒星的運動速度遠遠超過萬有引力定律的理論預期。理論上,離中心最近的恒星應該比離中心較遠的恒星旋轉得更快。例如:根據開普勒和牛頓定律,海王星繞太陽公轉的速度要比水星更慢,然而魯賓發現這些恒星都以相同的速度運動,位於星係外側的恒星的運動速度並沒有遵循所謂的“旋轉曲線”,而是速度更快。