科學也可以如此靠近

暗物質都看不見,研究它有什麼用?科學家:可為人類提供永久能量

6月
04
2018

2018年6月04日12時 今日科學 科學認識論

科學認識論

前段時間,中國悟空號暗物質探測器傳出來一個爆炸性消息。這個消息暗示著人類很可能確定了暗物質的存在。悟空號對宇宙射線的能譜進行了分析,發現了超乎尋常的拐點。按現有的宇宙學,這個能譜的能量分布應該是均勻的,突乎其來的拐點很可能就是一種未知的全新物質,也就是暗物質。

我們都知道,我們人體包括日常所看到的物體都是宏觀的,這些物體都是由微觀的粒子構成,比如原子,電子等。而原子核外的電子可以自發輻射和受激輻射出光子,而光子就是我們之所以能感知這個世界是明亮的唯一原因。通俗點說,原子核外的電子有時候會主動抽風,自己往外射出光子,有時候當外來光子打到電子的身上,電子就受了刺激,然後才往外界發出光子。光子其實就是一種光量子,壓根就不能停下來,也就是說光子從一出生就必須以光速前進。光子的運動是波粒二象性的,所以光子是有波長的,當它運動時的波長處於400~780納米之間,才能被人的肉眼所看到,這也就是可見光。事實上,只要物體溫度在絕對零度以上就會發出很多波長段的光子,而真實的宇宙又不存在絕對零度的物質,所以一切物體都會發出很多波長段的光子,波長小於400納米的光包括紫外線,波長大於780納米的光包括紅外線。紫外線和紅外線是我們肉眼看不到的,但是可以用科學儀器測量到。

但是有一種物質很神奇,它這玩意就是個一毛不拔的鐵公雞,光子打到它的身上,它不會受了刺激而往外吐出光子。當然,這種物質也更不會主動往外發出光子。那麼這時候問題就來了,這種物質既不會受刺激發出光子,也不會主動發出光子,那麼你不管是用肉眼還是科學儀器都是看不到它的。

那麼科學家為什麼一定相信這種物質是必然存在的?因為科學家通過觀測宇宙中較大星系運動發現了極其怪異的現象。科學家在質疑:大部分星係為什麼可以匯聚成旋轉的圓盤形狀呢? 不管是按照牛頓力學,量子力學還是廣義相對論,星系自身都沒有足夠的引力把各個天體凝聚在一起。

科學家這時候就疑惑了!要不然現有的科學理論全錯,要不然必然存在一種未知而看不到的物質來彌補星系自身的引力缺失。首先可以肯定:這種物質肯定不會發出光子,如果能發出光子也就能用肉眼和科學儀器看得到和觀測的到。我們知道,廣義相對論受到了太多太多的證據支持,貿然推翻豈不是打了科學的臉。所以科學家就選擇相信宇宙中必然大量存在一種不會輻射的物質(也就是不會發出光子)決定著星系的形成和穩定。

其實這就是傳說中的暗物質。你或許會問,暗物質既然都看不見,研究它有什麼用? 科學家目前確定,看不見的暗物質可以產生能看得見的粒子。或許未來可以利用暗物質為星際旅行做永久動力,也可以為人類提供用之不竭的能量!

一百多年前的人們也覺得電磁波沒什麼用,如果當時的科學家放棄研究電磁波,那麼今天你還能用手機看這篇文章嗎?


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