第624章 宇宙不是法外之地！暗物质也要纳入
第624章 宇宙不是法外之地！暗物质也要纳入大爆炸理论！三大验证方案！
暗物质的提出，深深震撼了在场所有人。
这个名字体现出它与普通物质截然不同的性质。
它简直就像游离在人类感知之外的幽灵，神秘莫测。
很多人会觉得暗物质是后世才出现的概念。
其实不然。
真实历史上，早在1922年，荷兰天文学家卡普坦就通过星体运动的异常，提出了“看不见的物质”。
但是它对于这种物质的性质一无所知，仅仅是个概念。
接着，1932年，奥尔特在研究银河系自转问题时，证明了卡普坦的猜想。
但是他同样没有给出暗物质的进一步描述。
1933年，茨维基在研究星系团时，再次深入地验证了暗物质假说。
而且他比较激进，大肆宣扬暗物质的存在，引发天文学界的震动！
在后世，有人称“茨维基是最被冷落的天文学家”。
甚至认为他是天文学领域的爱因斯坦！
他颠覆了人们固有的认知。
但很可惜，当时的天文学界很少有人支持暗物质假说。
因为它太匪夷所思了，完全无法理解。
宇宙中怎么可能存在不发射、不反射、不吸收电磁波的物质呢？
甚至连爱因斯坦都曾和天文学家们讨论过暗物质存在的可能性。
不过最终也没有得出确切的结论。
到了20世纪70年代以后，天文学飞速发展。
各种观测手段越来越先进，天文学家能观察的现象也越来越多。
虽然暗物质不参与电磁相互作用，但它参与引力相互作用。
通过一些特殊的力学方法，能够间接证明其存在。
这已经是目前科学界的共识了。
但暗物质的本质到底是什么？
组成它的粒子又是什么？
仍然还没人知道。
物理学家曾找到不少暗物质的备选粒子，但最终都被证明是错误的。
目前为止，它依然是宇宙间最神秘的现象之一。
此刻，李奇维的身份地位不是奥尔特和茨维基能比的。
而且，他还结合了原子物理的发展，这就使得暗物质理论有非常高的可信度。
回想起布鲁斯教授之前所做的种种预测，在场几乎有一半人心中是支持暗物质理论的。
这时，大佬们逐渐回过神来。
他们打心底希望暗物质存在，因为这会颠覆人们对宇宙的认知。
所以，大佬们现在想的不是质疑暗物质，而是如何去证明？
而且从某种意义上讲，证明就是质疑。
如果证明不了，那么这个猜想就不攻自破。
当然，它依然具有极强的理论参考价值，至少能解释星系质量问题。
于是，海耳问道：
“布鲁斯教授，既然你说的暗物质，人类根本无法感知，那么要如何证明它存在呢？”
众人顿时聚精会神，神色激动。
开玩笑，若是谁能完美证明暗物质存在，那绝对不弱于证明宇宙膨胀、发现黑洞等伟大成就。
李奇维闻言，略作思考，说道：
“星系和星系团的运动是最直接的验证方案。”
“接下来，我认为可以通过对大量星系进行同样的观测。”
“暗物质如果存在，它大概率是分布在宇宙的各处。”
“所以，类似银河系和后发座星系团的现象，肯定不会是个例。”
“通过大量研究，或许我们能够估算出宇宙中暗物质和普通物质的真正比例。”
哗！
众人点点头。
这又是一个庞大的基础工程，个人很难独自完成。
大家忽然无比佩服布鲁斯教授，如此有先见之明地号召组建了国际天文学联合会。
以全球合作之力，探索这种神秘物质。
而众人则在布鲁斯教授的带领下，不断揭开宇宙的面纱。
2006，天文学家观察到了迄今为止对暗物质存在最有力的证据。
也是通过力学的方法，但是和星系自旋和星系团运动都不同。
而是一种全新的力学现象。
那是两个星系团之间的碰撞，也称“子弹星系团碰撞”。
这种现象非常罕见，又恰好被太空望远镜记录下来。
这次碰撞的过程和结果，完美证明了暗物质的存在。
过程简单理解是这样的：
科学家发现了一个星系团，并命名为子弹星系团，它包含了成千上万个星系。
在子弹星系团的内部，也就是各星系之间，存在着大量的气体物质。
科学家经过测算后，发现这些气体的质量竟然是恒星质量的7倍多。
所以，子弹星系团物质组成主要有三大项：恒星物质、气体物质、暗物质。
当子弹星系团与其它星系团发生碰撞时，由于三种物质性质的差异，就会导致不同的现象。
首先是恒星物质。
两个星系团碰撞，听起来好像会发生一场惊天动地的大爆炸。
比如50亿年后，银河系和仙女座星系会发生碰撞，很多人担心银河系就此灰飞烟灭。
其实这是不可能的。
因为宇宙太空旷了！
距离太阳最近的恒星也有4光年之远。
两个星系碰撞后，其中恒星相遇的可能性微乎其微，最终的结果就是互相穿透而过。
星系团和星系碰撞的效果类似。
所以，当子弹星系团碰撞后，恒星物质几乎没有任何变化。
但是气体物质就不同了。
它弥漫在星系团内部各处，当发生碰撞时，会与另一个星系内的物质激烈作用，并释放出强烈的x射线。
因此，通过观测x射线的情况，就会发现，碰撞一段时间后，气体物质明显滞后于恒星物质。
这点很好理解吧，恒星几乎不碰撞，所以先穿过去。
最后是暗物质。
暗物质虽然也像气体物质那样，弥漫在整个星系团内。
但是由于它没有电磁相互作用，所以尽管暗物质也发生了激烈的碰撞，但是却丝毫没有停滞。
它就像恒星物质那样，轻松穿过另一个星系的物质，当然在位置上也领先气体物质。
有了以上的性质差异后，就能判断暗物质是否存在了。
如果暗物质不存在，那么子弹星系团碰撞以后，它的引力中心的位置应该和气体物质的位置一致。
但如果暗物质存在，那么子弹星系团碰撞后，引力中心的位置应该和恒星的位置一致。
最终，科学家通过太空望远镜看到了子弹星系团碰撞后的照片：
其中红色区域表示气体物质，蓝色区域表示引力中心。
很明显，按理来说，蓝色区域只有恒星物质，引力应该比红色区域小才多。
但现实却是恒星区域的引力更大，说明必然存在看不见的暗物质。
此刻，当李奇维提出星系团碰撞这种全新的方法时。
众人顿时震撼无比！
“天啊！”
“这个方法实在太巧妙了。”
“如果真的是这样，那绝对能完美证明暗物质存在！”
不过很快，大家有点垂头丧气。
“只是，这种天文现象恐怕百年难遇吧？”
“不仅如此，还必须持续观测整个碰撞过程。”
“这又是一项庞大的天文工程！”
此刻，众人心中感慨。
天文学单打独斗的时代很快就要过去了，接下来想要出成果，必须同力合作。
接着，李奇维又说道：
“除了以上的方法外，我还想到了另外几种验证方案。”
“第一，是我之前提到的宇宙微波背景辐射。”
“不管暗物质多么神奇，它和普通物质都是来源于宇宙大爆炸。”
“由于暗物质不和光子发生相互作用，所以我们可以借此，通过研究宇宙微波背景辐射，直接计算暗物质的分布情况。”
哗！
众人再次惊奇。
没想到暗物质竟然还和宇宙微波背景辐射产生了关系。
不过想想也对。
作为宇宙中的第一束光，宇宙微波背景辐射可以说携带了宇宙中的一切信息。
在后世，科学家就是利用这种方法，精确地测量出暗物质的分布情况。
如果把宇宙中的一切物质和能量都换算成能量。（不包括真空零点能）
那么，普通物质占比宇宙总能量约为5%，暗物质占比宇宙总能量约为27%。（猜测剩下的68%是什么）
暗物质的量正好是普通物质的5倍。
此外，暗物质在宇宙中的分布并不是均匀分布，而是成“团块状”分布。
可能一个星系的部分区域会有一大团暗物质，而其它地方的暗物质密度就较低。
这也是暗物质非常奇特的一种性质。
“第二，暗物质很可能参与了宇宙中大尺度结构的形成。”
“比如茨维基观察到的后发座星系团，其中包含了无数的星系。”
“但是这些星系却按照同样的运动方式，组合形成了星系团。”
“通过简单的模拟分析可知，如果没有暗物质，普通物质很难形成这种大结构。”
“因为暗物质不与光子作用，所以它可以在小尺度上率先聚集，从而促进物质结构的形成。”
说罢，李奇维直接进行了复杂的力学数学模型计算。
众人看的目瞪口呆！
在后世，科学家甚至在计算机上模拟星系、星系团、及更大尺度结构的形成过程。
方法也简单。
就是设定好模拟程序的参数后，看看普通物质要加多少，暗物质要加多少。
然后，让程序遵循万有引力定律自然演化，看看最终的结果什么样。
数据显示，如果不添加暗物质，那么模拟出来的宇宙与观测事实不符。
但是加了5倍的暗物质之后，模拟结果就和现实观测结果一样了。
看起来就和做化学反应一样，或许宇宙就是一场化学反应。
而且，科学家还利用这种方法，得到了暗物质又一个非常重要的性质。
那就是暗物质的运动速度应该远远低于光速，即所谓的“冷暗物质”。
这里的冷不是传统意义上的“温度低”。
暗物质没有温度的概念，你用手也感觉不到它的温度。
人类感知温度，是通过物质发射电磁波把热量传导出来，然后被人类的感觉器官接受。
暗物质没有电磁相互作用，自然也就不会传递热量。
但是它毕竟也是由物质粒子组成，这些粒子也在不停地运动。
那么根据运动速度的快慢，就能“等效”地计算出它对标普通物质的温度。
但即便暗物质的温度是1万摄氏度，你若把它拿在手上，则完全没有灼烧的感觉。
暗物质的这种性质，就是通过研究和模拟大尺度结构得到的。
在计算机没有面世之前，李奇维可没有实力手撕这种级别的模拟。
所以，他给出的只是思想和方法。
然而，仅仅是这样，带给众人的震撼也是无以复加的。
最后，李奇维说道：
“以上，就是我总结的三大验证方案。”
“哪怕仅仅实现其中一个，我认为也足以证明暗物质的存在。”
“若是全部实现，则暗物质必然存在！”
众人心潮澎湃，这是何等的自信！
以布鲁斯教授那惊天的直觉，暗物质不存在也得存在！
“至于暗物质的组成粒子到底是什么，这就是物理学家的事情了。”
“大家放心，我会好好敦促卢瑟福教授研究暗物质。”
众人皆是会心一笑。
天文学和物理学的联系越来越紧密了。
像奥尔特这种同时有两种背景的年轻人，以后会越来越吃香。
海耳则忽然深刻地感慨道：
“本来布鲁斯教授提出暗物质时，我都以为这会是对大爆炸理论的一次挑战。”
“没想到他竟然完美地把暗物质融入了大爆炸理论，成为其中的一部分。”
“甚至如果证明了暗物质的存在，就等于变相证明了大爆炸理论。”
“简直太巧妙了！”
海耳的话令众人皆是震动。
仔细一想，还真是这个道理。
这一刻，大家对于大爆炸理论有了新的体会。
它简直就是天文学的终极框架。
行星、恒星、星系、星系团；物质、反物质、暗物质；时间、空间.
一切的一切，都包含在大爆炸理论之内。
现代物理学的两大支柱：相对论和量子力学，解释的只是大爆炸余波产生的影响。
忽然，在场大佬神色兴奋：
“物理学的尽头是天文学！”
“天文学才是自然科学之首！”
(本章完)
暗物质的提出，深深震撼了在场所有人。
这个名字体现出它与普通物质截然不同的性质。
它简直就像游离在人类感知之外的幽灵，神秘莫测。
很多人会觉得暗物质是后世才出现的概念。
其实不然。
真实历史上，早在1922年，荷兰天文学家卡普坦就通过星体运动的异常，提出了“看不见的物质”。
但是它对于这种物质的性质一无所知，仅仅是个概念。
接着，1932年，奥尔特在研究银河系自转问题时，证明了卡普坦的猜想。
但是他同样没有给出暗物质的进一步描述。
1933年，茨维基在研究星系团时，再次深入地验证了暗物质假说。
而且他比较激进，大肆宣扬暗物质的存在，引发天文学界的震动！
在后世，有人称“茨维基是最被冷落的天文学家”。
甚至认为他是天文学领域的爱因斯坦！
他颠覆了人们固有的认知。
但很可惜，当时的天文学界很少有人支持暗物质假说。
因为它太匪夷所思了，完全无法理解。
宇宙中怎么可能存在不发射、不反射、不吸收电磁波的物质呢？
甚至连爱因斯坦都曾和天文学家们讨论过暗物质存在的可能性。
不过最终也没有得出确切的结论。
到了20世纪70年代以后，天文学飞速发展。
各种观测手段越来越先进，天文学家能观察的现象也越来越多。
虽然暗物质不参与电磁相互作用，但它参与引力相互作用。
通过一些特殊的力学方法，能够间接证明其存在。
这已经是目前科学界的共识了。
但暗物质的本质到底是什么？
组成它的粒子又是什么？
仍然还没人知道。
物理学家曾找到不少暗物质的备选粒子，但最终都被证明是错误的。
目前为止，它依然是宇宙间最神秘的现象之一。
此刻，李奇维的身份地位不是奥尔特和茨维基能比的。
而且，他还结合了原子物理的发展，这就使得暗物质理论有非常高的可信度。
回想起布鲁斯教授之前所做的种种预测，在场几乎有一半人心中是支持暗物质理论的。
这时，大佬们逐渐回过神来。
他们打心底希望暗物质存在，因为这会颠覆人们对宇宙的认知。
所以，大佬们现在想的不是质疑暗物质，而是如何去证明？
而且从某种意义上讲，证明就是质疑。
如果证明不了，那么这个猜想就不攻自破。
当然，它依然具有极强的理论参考价值，至少能解释星系质量问题。
于是，海耳问道：
“布鲁斯教授，既然你说的暗物质，人类根本无法感知，那么要如何证明它存在呢？”
众人顿时聚精会神，神色激动。
开玩笑，若是谁能完美证明暗物质存在，那绝对不弱于证明宇宙膨胀、发现黑洞等伟大成就。
李奇维闻言，略作思考，说道：
“星系和星系团的运动是最直接的验证方案。”
“接下来，我认为可以通过对大量星系进行同样的观测。”
“暗物质如果存在，它大概率是分布在宇宙的各处。”
“所以，类似银河系和后发座星系团的现象，肯定不会是个例。”
“通过大量研究，或许我们能够估算出宇宙中暗物质和普通物质的真正比例。”
哗！
众人点点头。
这又是一个庞大的基础工程，个人很难独自完成。
大家忽然无比佩服布鲁斯教授，如此有先见之明地号召组建了国际天文学联合会。
以全球合作之力，探索这种神秘物质。
而众人则在布鲁斯教授的带领下，不断揭开宇宙的面纱。
2006，天文学家观察到了迄今为止对暗物质存在最有力的证据。
也是通过力学的方法，但是和星系自旋和星系团运动都不同。
而是一种全新的力学现象。
那是两个星系团之间的碰撞，也称“子弹星系团碰撞”。
这种现象非常罕见，又恰好被太空望远镜记录下来。
这次碰撞的过程和结果，完美证明了暗物质的存在。
过程简单理解是这样的：
科学家发现了一个星系团，并命名为子弹星系团，它包含了成千上万个星系。
在子弹星系团的内部，也就是各星系之间，存在着大量的气体物质。
科学家经过测算后，发现这些气体的质量竟然是恒星质量的7倍多。
所以，子弹星系团物质组成主要有三大项：恒星物质、气体物质、暗物质。
当子弹星系团与其它星系团发生碰撞时，由于三种物质性质的差异，就会导致不同的现象。
首先是恒星物质。
两个星系团碰撞，听起来好像会发生一场惊天动地的大爆炸。
比如50亿年后，银河系和仙女座星系会发生碰撞，很多人担心银河系就此灰飞烟灭。
其实这是不可能的。
因为宇宙太空旷了！
距离太阳最近的恒星也有4光年之远。
两个星系碰撞后，其中恒星相遇的可能性微乎其微，最终的结果就是互相穿透而过。
星系团和星系碰撞的效果类似。
所以，当子弹星系团碰撞后，恒星物质几乎没有任何变化。
但是气体物质就不同了。
它弥漫在星系团内部各处，当发生碰撞时，会与另一个星系内的物质激烈作用，并释放出强烈的x射线。
因此，通过观测x射线的情况，就会发现，碰撞一段时间后，气体物质明显滞后于恒星物质。
这点很好理解吧，恒星几乎不碰撞，所以先穿过去。
最后是暗物质。
暗物质虽然也像气体物质那样，弥漫在整个星系团内。
但是由于它没有电磁相互作用，所以尽管暗物质也发生了激烈的碰撞，但是却丝毫没有停滞。
它就像恒星物质那样，轻松穿过另一个星系的物质，当然在位置上也领先气体物质。
有了以上的性质差异后，就能判断暗物质是否存在了。
如果暗物质不存在，那么子弹星系团碰撞以后，它的引力中心的位置应该和气体物质的位置一致。
但如果暗物质存在，那么子弹星系团碰撞后，引力中心的位置应该和恒星的位置一致。
最终，科学家通过太空望远镜看到了子弹星系团碰撞后的照片：
其中红色区域表示气体物质，蓝色区域表示引力中心。
很明显，按理来说，蓝色区域只有恒星物质，引力应该比红色区域小才多。
但现实却是恒星区域的引力更大，说明必然存在看不见的暗物质。
此刻，当李奇维提出星系团碰撞这种全新的方法时。
众人顿时震撼无比！
“天啊！”
“这个方法实在太巧妙了。”
“如果真的是这样，那绝对能完美证明暗物质存在！”
不过很快，大家有点垂头丧气。
“只是，这种天文现象恐怕百年难遇吧？”
“不仅如此，还必须持续观测整个碰撞过程。”
“这又是一项庞大的天文工程！”
此刻，众人心中感慨。
天文学单打独斗的时代很快就要过去了，接下来想要出成果，必须同力合作。
接着，李奇维又说道：
“除了以上的方法外，我还想到了另外几种验证方案。”
“第一，是我之前提到的宇宙微波背景辐射。”
“不管暗物质多么神奇，它和普通物质都是来源于宇宙大爆炸。”
“由于暗物质不和光子发生相互作用，所以我们可以借此，通过研究宇宙微波背景辐射，直接计算暗物质的分布情况。”
哗！
众人再次惊奇。
没想到暗物质竟然还和宇宙微波背景辐射产生了关系。
不过想想也对。
作为宇宙中的第一束光，宇宙微波背景辐射可以说携带了宇宙中的一切信息。
在后世，科学家就是利用这种方法，精确地测量出暗物质的分布情况。
如果把宇宙中的一切物质和能量都换算成能量。（不包括真空零点能）
那么，普通物质占比宇宙总能量约为5%，暗物质占比宇宙总能量约为27%。（猜测剩下的68%是什么）
暗物质的量正好是普通物质的5倍。
此外，暗物质在宇宙中的分布并不是均匀分布，而是成“团块状”分布。
可能一个星系的部分区域会有一大团暗物质，而其它地方的暗物质密度就较低。
这也是暗物质非常奇特的一种性质。
“第二，暗物质很可能参与了宇宙中大尺度结构的形成。”
“比如茨维基观察到的后发座星系团，其中包含了无数的星系。”
“但是这些星系却按照同样的运动方式，组合形成了星系团。”
“通过简单的模拟分析可知，如果没有暗物质，普通物质很难形成这种大结构。”
“因为暗物质不与光子作用，所以它可以在小尺度上率先聚集，从而促进物质结构的形成。”
说罢，李奇维直接进行了复杂的力学数学模型计算。
众人看的目瞪口呆！
在后世，科学家甚至在计算机上模拟星系、星系团、及更大尺度结构的形成过程。
方法也简单。
就是设定好模拟程序的参数后，看看普通物质要加多少，暗物质要加多少。
然后，让程序遵循万有引力定律自然演化，看看最终的结果什么样。
数据显示，如果不添加暗物质，那么模拟出来的宇宙与观测事实不符。
但是加了5倍的暗物质之后，模拟结果就和现实观测结果一样了。
看起来就和做化学反应一样，或许宇宙就是一场化学反应。
而且，科学家还利用这种方法，得到了暗物质又一个非常重要的性质。
那就是暗物质的运动速度应该远远低于光速，即所谓的“冷暗物质”。
这里的冷不是传统意义上的“温度低”。
暗物质没有温度的概念，你用手也感觉不到它的温度。
人类感知温度，是通过物质发射电磁波把热量传导出来，然后被人类的感觉器官接受。
暗物质没有电磁相互作用，自然也就不会传递热量。
但是它毕竟也是由物质粒子组成，这些粒子也在不停地运动。
那么根据运动速度的快慢，就能“等效”地计算出它对标普通物质的温度。
但即便暗物质的温度是1万摄氏度，你若把它拿在手上，则完全没有灼烧的感觉。
暗物质的这种性质，就是通过研究和模拟大尺度结构得到的。
在计算机没有面世之前，李奇维可没有实力手撕这种级别的模拟。
所以，他给出的只是思想和方法。
然而，仅仅是这样，带给众人的震撼也是无以复加的。
最后，李奇维说道：
“以上，就是我总结的三大验证方案。”
“哪怕仅仅实现其中一个，我认为也足以证明暗物质的存在。”
“若是全部实现，则暗物质必然存在！”
众人心潮澎湃，这是何等的自信！
以布鲁斯教授那惊天的直觉，暗物质不存在也得存在！
“至于暗物质的组成粒子到底是什么，这就是物理学家的事情了。”
“大家放心，我会好好敦促卢瑟福教授研究暗物质。”
众人皆是会心一笑。
天文学和物理学的联系越来越紧密了。
像奥尔特这种同时有两种背景的年轻人，以后会越来越吃香。
海耳则忽然深刻地感慨道：
“本来布鲁斯教授提出暗物质时，我都以为这会是对大爆炸理论的一次挑战。”
“没想到他竟然完美地把暗物质融入了大爆炸理论，成为其中的一部分。”
“甚至如果证明了暗物质的存在，就等于变相证明了大爆炸理论。”
“简直太巧妙了！”
海耳的话令众人皆是震动。
仔细一想，还真是这个道理。
这一刻，大家对于大爆炸理论有了新的体会。
它简直就是天文学的终极框架。
行星、恒星、星系、星系团；物质、反物质、暗物质；时间、空间.
一切的一切，都包含在大爆炸理论之内。
现代物理学的两大支柱：相对论和量子力学，解释的只是大爆炸余波产生的影响。
忽然，在场大佬神色兴奋：
“物理学的尽头是天文学！”
“天文学才是自然科学之首！”
(本章完)