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。￠n′e-w!t￠i^a′n.x_i!.!o·r-g·
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。￡××搜?e搜_¤小!说%.?网\ ′±?最`?新?章?节°更@新1?-快+/
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。′x-i\n_t/i·a!n~x`i?x_s-..c_o!m?
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)