科幻片里的「暗物質 」,其實源自於宇宙觀測中的一次靈異事件
今天的主角,是在無數科幻片中露過臉的大角色——英文名Dark matter,法文名Matière noire ,中文名「暗物質」。啊,光是念出它的名字,就讓我性感神秘到渾身酥軟了......
當然,我知道你們並不知道「暗物質」究竟是啥,估計還有不少人覺得它只是科幻片里瞎編出來的。
然而並不是瞎編的。直接看片吧,這個三分多鐘的科學視頻,能讓你秒懂暗物質的來龍去脈:
(這麼棒的視頻不看一下的話你就過分了)
暗物質是什麼?_騰訊視頻 https://v.qq.com/x/cover/a036858dav2/a036858dav2.html(看完視頻就不用看下面的文字了)
(但你非要看我也攔不住)
很酷吧?也很好理解。不過為了方便你們出去裝X,我還是來梳理一下:
首先說明一下,暗物質這個名字是怎麼來的。
很簡單:因為它是「暗」的,看不見。
看不見的原因,是因為暗物質不跟電磁波發生反應。而無論是普通的可見光,還是紅外線,還是x、γ射線,本質上都是電磁波。所以,人類的各種探測設備,在暗物質身上都是失效的。
接下來就精彩了:那暗物質是怎麼被發現的?
請非常仔細地看一下這張圖:
先看左邊的星系。如果人類的理論沒錯,恆星等物質圍繞星系的旋轉速度,應該符合左邊這個星系的樣子——就是說,在超過一定距離後,距離星系中心越遠,旋轉速度就越慢(下面的曲線A)
但問題是,我們觀測到的實際情況,卻跟右側那個星系一樣:仔細看一下,右側的星系,轉的比左側的快。也就是說,離星系中心較遠的恆星等物質,並不像人類推算的那樣慢。(下面的曲線B)
曲線圖一看就明白了:
非常詭異,稱得上是宇宙中的靈異事件了。不禁要懷疑一下是不是三體人在玩我們(還真說不定嘿!)
科學家們也在反思,到底是哪裡出了問題?
測量誤差是可以排除的。那麼,要麼是我們的理論錯了,要麼是數據錯了。
絕大部分科學家都對經過無數次驗證的理論抱有信心,所以他們相信,應該是我們弄錯了一個數據:
就是星系的質量。
一個物體的質量越大,引力也就越大,圍繞它旋轉的物質,就可以轉的越快。
而按照我們所觀測到的星系裡可見物質的質量,是拉不住轉的這麼快的恆星的。
所以,這些星系裡面,一定還有些別的東西!我們看不到的東西!
這就是暗物質的由來。
但暗物質既然不跟電磁波發生反應,那我們豈不是永遠都捕捉不到它了?
其實也有辦法,比如用這個:
這個東西,叫「引力透鏡」。
根據廣義相對論,「物質告訴時空如何彎曲,時空告訴物質如何運動。」(仔細看一下這句話!看懂這句話,就能懂廣義相對論最的基礎知識了~戳鏈接可以獲得最好懂的詳細圖文解釋)
簡而言之,大質量的物體會導致時空發生彎曲,進而改變物質的運動軌跡,也會改變光的傳播方向,就像這樣:
所以,如果在看似空無一物的虛空中,光線的傳播卻發生了變化,我們就可以推斷出,這個地方可能存在著暗物質。
(這是簡單的示意圖)
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