第四百零三章 载入人类科学史的一天（下）（2 / 4）

推断出星体周围可能存在不可见物质。

接着在1933年。

天体物理学家兹威基利用光谱红移法，测量了后发座星系团中各个星团的运动速度和状态。

发现星系运动速度弥散度太高，如果仅靠看得见的星系质量产生的引力是无法将这些星系束缚在星系团中的，这些星系团将分崩离析。

不过暗物质真正的‘成名之战’，还是发生在1970年。

当时一个与起点知名女富婆同名，叫做薇拉·鲁宾的女教授，对银河系的邻居仙女座大星系...也就是M31的星系，进行了一次旋转曲线的测量。

所谓星系旋转曲线，是指距离星系一定距离处的星体，绕星系中心旋转速度的函数曲线。

用人话说就是公转速度。

如果星系的引力仅由可见物质提供，那么可以计算出旋转曲线应该会呈现出这样一个效果：

距离星系中心越远的星体，旋转速度应该越慢。

然而，薇拉·鲁宾对仙女星系进行观测时却发现.....

实际的旋转曲线在超出一定距离后。

离星系中心越远的星体，旋转速度和内部几乎保持不变。

这意味着什么呢？

上过高中物理的同学应该都知道。

距离星系中心距离相同的情况下。

V1（也就是理论上应该拥有的较慢速度）和V2（薇拉·鲁宾观测到的旋转速度），二者的离心力是截然不同的。

前者低，后者高。

所以如果星系的引力仅由可见物质提供，那么理论上用V2旋转的星体将会被甩出星系。

除非......

那些星体被某些看不到的东西所吸引了，因而被束缚在了星系中。

也就是星系的实际质量，要比观测计算出来的质量更大。

这就是暗物质的万恶之源。

等到了2022年，暗物质的证据就很多了。

比如通过多种相互独立的测量方法得到的星系（或星系团）总质量，比其中普通物质的质量多出很多。

又比如关于宇宙微波背景辐射的观测。

又又比如关于不同宇宙年龄时形成星系团数量的模拟等等......

另外要提及一点的是。

目前对星系质量的计算方式已经非常成熟了，不会出现太大的误差。（具体方式可见281章）

所以呢。

以上那些情况是切实存在的，要想解释这些反常现象，人们有两种办法：

一是坚持已知的引力理论——也就是广义相对论的正确性，但引入某种电中性的物质提供额外引力源。

这种粒子其只参与引力但不参与电磁相互作用，无法通过电磁手段探测到它，故称为“暗物质”、

二则是不引入暗物质的概念，而是通过修改引力理论，使得修正后的理论在宇宙大尺度结构上符合天文测量结果。

粒子物理学家选择方案一。

因为毕竟引入新粒子是更经济和屡试不爽的办法，并且早先的许多模型引入后来被证明都是正确的，比如说希格斯粒子。

但广义相对论学家呢，则大多喜欢方案二。

因为又可以吃成长快乐了。

目前持观点一....也就是暗物质存在的科学家数量，要远高于后者。

比如咱们国家就发射了悟空号暗物质探测卫星上天探查，国外也有很多相关项目。

现在科学界比较准确的说法是这样的：

宇宙总质能中，只有4.9%的可见物质。

也就是我们看得见的星系、星云尘埃、恒星、行星等只占宇宙总质能的4.9%，还有95.1%，是26.8%的暗物质和68.3%的暗能量——这不是民科哈，是宇宙学如今比较统一的看法。（比如《sce》的这篇10.1126/sce.1146676还有这篇/10.1093/mnras/staa3016）

不过需要明确的是。

虽然理论上支持暗物质存在的证据有很多很多，暗物质的存在概率要比‘引力子’大上了无数倍——这里的无数倍不是夸张，而是确实如此。

但截止到目前，人类依旧没有发现任何一种非广义概念的暗物质。

这玩意儿某种意义上有些像是黑洞：

大家都知道黑洞存在，但直到2019年事件视界望远镜拍到了吸积盘之后，人类才第一次从事实上确定了黑洞存在。

在那之前，物理学界和天文学界只能用现象去表明黑洞存在。

暗物质也是同理。

在中微子震荡发现之前，科学界一直认为中微子最可能是暗物质。

但在中微子震荡被发现后，这种可能就被pass了。

因为中微子震荡证明中微子在宇宙中星系形成时是相对论性运动的，如果它们作为暗物质的主要成分的话，将会阻碍星系乃至宇宙大尺度结构的形成，所以不能是暗物质的主要成分。

如今中微子被归类为了热暗物质...也就是以接近真空光速的速度运动、不参与电磁相互作用的暗物质的一部分。