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第四百零三章 載入人類科學史的一天(下) (3 / 6)

暗物質的雛形,最早可以追溯到1922年。

當時天文學家卡普坦就透過星體系統運動,間接推斷出星體周圍可能存在不可見物質。

接著在1933年。

天體物理學家茲威基利用光譜紅移法,測量了后髮座星系團中各個星團的運動速度和狀態。

發現星系運動速度彌散度太高,如果僅靠看得見的星系質量產生的引力是無法將這些星系束縛在星系團中的,這些星系團將分崩離析。

不過暗物質真正的‘成名之戰’,還是發生在1970年。

當時一個與起點知名女富婆同名,叫做薇拉·魯賓的女教授,對銀河系的鄰居仙女座大星系也就是M31的星系,進行了一次旋轉曲線的測量。

所謂星系旋轉曲線,是指距離星系一定距離處的星體,繞星系中心旋轉速度的函式曲線。

用人話說就是公轉速度。

如果星系的引力僅由可見物質提供,那麼可以計算出旋轉曲線應該會呈現出這樣一個效果:

距離星系中心越遠的星體,旋轉速度應該越慢。

然而,薇拉·魯賓對仙女星系進行觀測時卻發現.

實際的旋轉曲線在超出一定距離後。

離星系中心越遠的星體,旋轉速度和內部幾乎保持不變。

這意味著什麼呢?

上過高中物理的同學應該都知道。

距離星系中心距離相同的情況下。

V1(也就是理論上應該擁有的較慢速度)和V2(薇拉·魯賓觀測到的旋轉速度),二者的離心力是截然不同的。

前者低,後者高。

所以如果星系的引力僅由可見物質提供,那麼理論上用V2旋轉的星體將會被甩出星系。

除非

那些星體被某些看不到的東西所吸引了,因而被束縛在了星系中。

也就是星系的實際質量,要比觀測計算出來的質量更大。

這就是暗物質的萬惡之源。

等到了2022年,暗物質的證據就很多了。

比如透過多種相互獨立的測量方法得到的星系(或星系團)總質量,比其中普通物質的質量多出很多。

又比如關於宇宙微波背景輻射的觀測。

又又比如關於不同宇宙年齡時形成星系團數量的模擬等等.

另外要提及一點的是。

目前對星系質量的計算方式已經非常成熟了,不會出現太大的誤差。(具體方式可見281章)

所以呢。

以上那些情況是切實存在的,要想解釋這些反常現象,人們有兩種辦法:

一是堅持已知的引力理論——也就是廣義相對論的正確性,但引入某種電中性的物質提供額外引力源。

這種粒子其只參與引力但不參與電磁相互作用,無法透過電磁手段探測到它,故稱為“暗物質”、

二則是不引入暗物質的概念,而是透過修改引力理論,使得修正後的理論在宇宙大尺度結構上符合天文測量結果。

粒子物理學家選擇方案一。

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