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  2014年7月28日 星期 放大 缩小 默认 3 上一篇 >>现代快报网
暗物质有多暗
  李旻

  江苏省天文学会秘书长,曾任南京大学天文与空间科学学院中心实验室主任。长期兼职组织参与天文科普活动,获得由国际天文学联合会与联合国教科文组织共同颁发的两项大奖。

  上一期(2014年7月14日)我们把暗物质给揪了出来。有大量的证据表明暗物质确确实实存在。可是,它是什么呢?它到底有多暗呢?

  暗物质(dark matter)严格来说,不是我们想象中的因为某个地方太黑,而看不到。比如藏在星系某个角落的一堆小行星碎片。这些碎片,是我们熟知的“物质”,我们不但能看,能“感觉”,最根本的,还能“探测”。

  这就回到一个很有趣的物理问题,探测,或者说观测的本质是什么?比如,我们用尺量一张桌的长度,这么一个简单的过程,如果细细分析,就会有很多问题让你思考。

  长度测量的过程,是一束白光,照射在尺上面,尺上面因为不同的材料,反射及吸收的光的波长不一样,让在我们视网膜成像,把“刻度”给表现了出来。假设白光照在尺上面,各个部分,反射与吸收一样,那么就是一个长条的不带刻度的镜子,我们无法用它来测量。假设这束光能量非常大,那么尺子也许会在光的作用下弯曲,我们也无法进行准确测量。假设光非常弱,这个大家更有经验了,在漆黑的夜里,我们也无法测量。

  探测的本质,其实是“物质”之间的相互作用。如果物质之间无法相互作用,那就无法探测了。从这个意义上讲,暗物质,如同鬼魂一样,它似乎根本不跟我们这个世界相互作用。所以,暗物质有多暗?暗到它对你都没反应。从物理学的角度来说,科学家认为,宇宙中85%的“质量”不参与电磁相互作用。电磁相互作用是我们最常见的一种相互作用。比如我们这个声色世界,没有电磁相互作用,鲜艳的颜色,质感,动听的音乐都没有了。没有电磁相互作用,灿烂的星光也无从亮起。同样人在恋爱时的触电感,也是电磁相互作用的结果。

  在早期,科学家把黑洞,中子星等那些自身几乎不发出光的,隐藏起来的天体也作为暗物质。但是,它们在宇宙中所占的整体质量实在太少了。

  因为目前还没有直接的方式,来让暗物质跟我们已经知道的物质发生相互作用,我们无法更进一步来探测暗物质的各种性能。就像一个女孩子对对方没反应,不凶,不喜,不厌,不闹,对方自然无法去揣测这个女孩子到底是什么样的人。

  科学家只能在理论上做一些推测,有的科学家认为,暗物质可能密度非常低,没有足够的量,来跟我们这个物质世界直接发生作用。有的科学家认为,暗物质可能跟我们这个物质世界发生作用,但是擦出的火花,非常非常弱,而我们的世界又实在太明亮,各种干扰实在太多,所以也不能检测到。

  也有科学家认为,早期宇宙时,暗物质很活跃,因为当时温度高,现在宇宙冷了下来,暗物质也冷了。

  因此,探测暗物质,目前选在地区矿洞的深处,来避免外界干扰;或者就是通过高能对撞机,人为制造早期宇宙的环境。

  相信当暗物质的面纱揭开的时候,人类的科学将走上一个新台阶。

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