俗话说,“眼见为实”。意思很明白,亲眼所见的事物是确实的,的确存在,没假。反过来说,不是亲眼所见的事物就不存在,那可不一定了。
就说天空中有多少星星,你亲眼看得见的星星并不多。古代的天文学家,把大家“亲眼”所见的星星加起来,也不过六千多颗。
肉眼看不见,还有望远镜呢,通过威力巨大的望远镜,大开眼界,天上的星就不是六千,也不是六万,而是亿万;银河系以外还有数以十亿计的星系。
难道天上的星星都用望远镜看到了?
也不是。天上还有望远镜看不见的星。1931年,美国的无线电工程师央师基收到一种无线电波,很奇怪,每隔23小时56分06秒出现一次,非常有规律,后来证实那是来自望远镜看不见的星。后来科学家就发明了射电望远镜,再一次大开眼界,发现了一系列之前望远镜看不见的星,比如类星体、脉冲星、中子星……
此后,人类观测星空的手段进一步扩展,利用了红外光、紫外光、X射线、γ射线,一次又一次地扩大了自己的眼界。说到这里,可以说,为了观测星空,十八般武艺都用上了。
不过,这十八般武艺都离不开一个“光”字。可见光,不可见光,都是电磁波,都可以用发光的星星来概括。
既然发光的星星都看见了,难道天上还有不发光的星星?
问到这一步,问题本身遇到了麻烦,问来问去离不开星星,好像宇宙中只有星星似的。星星只不过是团聚在一起的物质,除此以外,还存在着没有团聚在一起的物质,质子、中子和各种粒子,氢核和分子。刚才的问题就应该变一下,改为:宇宙中是不是还有不发光的物质?也就是:宇宙中有没有暗物质?
科学家的回答是:有暗物质,而且很多!
科学家给出了一个令人吃惊的数字,在宇宙中,发光物质只占10%,暗物质倒占90%!
得出这个结论是有充分的理论根据的,是根据天体的质量和引力来推算的。在太阳系内,太阳的质量非常大,它产生的引力才可能拽着地球和其他大行星围绕着它转。扩大到宇宙范围来看,我们的银河系,也受到仙女座星系的引力,以每秒300多千米的速度向仙女座移动。可是银河系的质量相当于1000亿个太阳的质量,仙女座星系的引力能拽引银河系,仙女座星系的质量必定非常大。可是仙女座星系的发光物质质量却没有那么大,只占十分之一,还有十分之九不见了。
这十分之九的质量应该属于暗物质。(www.daowen.com)
暗物质在哪里?科学家多年的猜测,加上理论上的推测和实际观测,暗物质存在于星系四周的晕中。星系的外层,包围着暗淡、稀疏的晕,就隐藏着暗物质。
暗物质是什么物质呢?
在探讨这个问题以前,要说明一点,这些物质不可能是星球,或者是成块成团的天体,而是一些看不见的微小粒子,弥漫在宇宙之中。尽管体积十分微小,数量必然特别庞大。
最初的猜测,暗物质可能是中微子。
中微子是中性的微小粒子。早在1931年,物理学家泡利就曾预言它的存在,只是无法看到它。我国物理学家王淦昌于1942年提出了探测中微子的建议,才由美国科学家通过实验证实了它的存在。真正捕捉到中微子,那还是泡利预言的25年以后,即1956年。
中微子的特点是中性不带电,与其他粒子只有弱相互作用。人们知道中微子可能在宇宙空间大量存在,可是,很难捕捉到,更看不见,它最有可能是暗物质。可是,中微子是不是有静止质量,仍然是一个谜。如果中微子有静止质量,到底有多大,也是一个问号,也是一个不知道的问题。
再说,中微子即使测定出的确有质量,那也不会太重,不可能占宇宙质量的90%。这就是说,暗物质还有可能是一种很重很重的粒子。
这种粒子甚至还没有一个中文译名,与中微子的差别是质量悬殊,很重很重;而与中微子共同的特点是,中性不带电,只参加弱相互作用,甚至与我们看得见的万物几乎完全没有相互作用。
可是,到今天人类还没有检测到这种粒子。检测十分艰难,检测器需冷却到-270℃以下,几乎达到绝对温度的零度,而且要进行长期的检测。为了避免干扰,有好些实验小组都把设备安装在山洞里、矿井里。这种粒子因为要在极低的温度下检测,就有了个名字叫“冷暗物质”。
暗物质中,可能还会有其他的粒子。说来说去,总是粒子,很有意思,我们在研究原子的时候,进入微观世界,发现的粒子越来越小。
而人们观测星空,眼界越开越大,却发现宇宙质量90%是暗物质,也是一些粒子。宏观世界中的“不知道”粒子,也很小很小。
暗物质是什么,至今尚未看到!
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