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当你把一切不可能的结论都排除之后;那剩下的不管有多离奇;也必然是事实。
…………夏洛克。福尔摩斯
早在17世纪;牛顿时代的科学家们就已经清楚:万物之间存在万有引力;只要两个物体具有质量;那么他们就会相互吸引。太阳系的九大行星正是受到太阳的吸引而围绕它旋转。牛顿万有引力解释了九大行星的运动规律……靠近太阳的行星的旋转速度(角速度)要比相对较远的旋转速度快。
20世纪30年代;瑞士天文学家Fritz Zwicky发现,星系团的分布和运动与牛顿万有引力公式相矛盾.为了缓解这种观测和理论相互矛盾的尴尬局面,他大胆猜想--宇宙中存在一种根本不和光发生相互作用,用光学的手段绝对观测不到的物质形态--暗物质.我们看得见的星系只占总物质的1/300以下,其余的99%的质量是暗物质.可以想象,他的暗物质猜想将会遭到什么样的糟糕待遇.
40年后,这种天文观测和万有引力理论的尴尬遭遇又再次上演.科学家们观测了包括我们银河系在内的绝大多数星系中恒星的运行速度,观测的结果让他们目瞪口呆:围绕星系中心旋转的恒星,无论距离远近,旋转速度趋于一致;更有甚者,居然距离星系中心越远,旋转速度就越快,这样严重违反了万有引力运行定律,即使广义相对论修正也无法挽救!甚至在科学界有一股幸灾乐祸的气势,等着万有引力和广义相对论一起上"绞刑架".
科学家们这才想起被打入冷宫数十载的"暗物质"来,这次,他们严肃的将几近科幻色彩的"暗物质"放到了科学核心的议题中:宇宙中一定有超过70%的物质形态从来不发光,也不可能被其他光源照亮,人们永远看不到他们,我们只能凭借他们和普通物质的微弱的引力作用来洞察它们的存在.暗物质弥散宇宙中,银河系内,地球周围的外太空中,甚至包括你身处的房屋内。。。。。。
把暗物质当作救兵的日子也不好过!一个简单的连孩子都能提出来的问题,却着实难倒了半个世纪来的物理学家--暗物质的组成是什么?
这次科学家不再吝惜他们的想象力,一时间,"热暗物质","冷暗物质","弱作用重粒子"等等猜想都来了.虽然新名词一个接着一个,研究的热潮一浪高过一浪,但是,暗物质的组成的研究却成了科学界的滑铁卢,猜想混战的局面至今无法收拾.
***[爱因斯坦之误]***
宇宙常数是我一生中最大的错误__阿尔伯特.爱因斯坦
在暗物质大闹物理之前,另外一种更为神奇的假想力量,已经在爱因斯坦的宇宙模型中闪现过一次,只是在此之前,它一直持久"静默".直到7年之前,它才因为天文学大发现再次横空转世,远远强过了暗物质.
1915年,爱因斯坦创立了著名的广义相对论.1917年,他试图通过广义相对论方程来理解宇宙的结构和本质--宇宙是一个弯曲闭合的四维球体.而且不完全静止,在强大引力作用下宇宙尺度会发生收缩.
不过爱因斯坦也知道,宇宙平静的存在了至少数十亿年,而无大恙.因此,从哲学思辩角度,他在广义相对论引力方程中添入了一项"宇宙常数".他可以引起整个宇宙无穷无尽的排斥作用.这样,相对论方程同时具备了引力和斥力,他们达到平衡时宇宙静止.
但是,不到10年,宇宙常数很快被美国著名天文学家哈勃写上了死亡名单.在帕洛马山天文台,他在长期艰苦的观测和统计工作之后.提出了著名的哈勃公式--所有的星系都在远离我们,距离越远,则运动速度越快,两者成正比.证明宇宙在匀速膨胀并且有不断减速的趋势.严谨翔实的观测证明宇宙是动态而非静态,爱因斯坦很快就自觉的抛弃了宇宙常数的念头.
1948年,嘉莫夫利用广义相对论建立了热大爆炸宇宙学,这种宇宙大爆炸,并不是寻常状态下我们所理解的物质从爆炸中心飞离而去,而是一种在全部空间各处同时发生爆炸,接着整个空间的各个部分相互远离,不存在爆炸的中心.
这是一种四维的爆炸!由于地球周围四维的空间很平直;而我们感觉生活在日常的三维世界中;因此对广义相对论空间感觉匪夷所思是很正常的。打个比方;这种膨胀就像正在吹胀的气球;气球表面的各点之间虽然相互远离;如果我们能够缩小站在地球表面上;你会看到脚下的地面不断膨胀;却找不出地面上到底哪点是膨胀的中心。
宇宙从爆炸产生的一大片温度极高的微观粒子气体出发;边膨胀边降温冷却。当这锅热粥冷却到一定程度;原子核;原子乃至恒星系统相继出现;最终形成今天这个样子的宇宙;大爆炸宇宙论的成功的解释了很多重要的天文学观测;并且相互独立的证据连接了含有因果关系的链条。
上文提到的哈勃定律就是个很好的证据。让我们运用想象力;将时间逆转就会发现:距我们越远的星系靠近我们的速度越快;最终有一个时刻所有的星系会同时到达我们这里;凝聚成一个点。
在大爆炸之后;这锅热粥在冷却下来的同时;释放出辐射光辉;一直保留在我们的宇宙中;正如烧红的铁球虽然已经放置在空气中冷却;它那红彤彤的光芒依旧可以在黑夜中看到。
1964年;年轻的工程师……彭齐亚斯和威尔逊;发现了这中来自宇宙各个方向的均匀辐射。它相当于温度是…270摄氏度的物体发出的;被称作3K宇宙微波背景辐射。他们两个人正是因为这个发现获得了诺贝尔物理学奖。
这样的证据还有很多;宇宙元素丰度;星系分布特征。。。。。。大爆炸也是不需要宇宙常数的
经历了比暗物质更长久的封杀之后;1997年;哈勃太空望远镜发现了一颗爆发于110亿年前编号为1999ff的超新星。它来自宇宙早期;却有着超出理论两倍的亮度;严密的推断之后;科学家们不得不相信;虽然宇宙大爆炸之后渐渐进入减速膨胀的历史;但是演化了数十亿甚至数百亿年后;它又莫名其妙的膨胀起来!让这个宇宙加速膨胀的能量从哪里来的;难道是宇宙常数?
1998年…1999年;天文学家们在南极用80万立方米气球搭载BOOMERANG微波探测器;探测了号称宇宙大爆炸活化石的微观背景;得出了更为吃惊的结论……宇宙中存在着一种巨大的排斥力量充斥整个宇宙的各个角落;占据了宇宙组成的2/3。爱因斯坦做梦也不会想到被他提出有自我否定的宇宙常数奇迹般苏醒了。
很快物理学家们认识到这种力量并非物质;而是更接近能量……一种贯穿你的身体的并横跨宇宙的能量;它微弱到你无法感知;却又强大到加速整个宇宙。暗能量这个名字套贴切不过了。
科学家在理解暗能量时面临和暗物质一样的尴尬;那就是;不知道自己创造的名词究竟是什么?为了理解它;我们正在积极改变对时间;空间;物质和能量;还有真空的理解;只是现在没有眉目。
***'不醒的宇宙之梦'***
大象无形 ………老子
经历一个世纪;一觉醒来发现;我们的宇宙好陌生。95%的宇宙由暗物质和暗能量组成!理论物理学家们都面对这样的宇宙目瞪口呆;更何况普通百姓。
即使在我们每天生活的地球上;在教室里;在餐厅;在卧房;到处充斥着看不见的暗物质;你不会撞到它;却也躲不开。暗能量更奇特;它是一种趋向将宇宙撕裂的能量……无时不刻地使我们周围的空间乃至我们自身膨胀;我们却全然不知。
但也不完全是坏消息!这两个署名为暗的家伙;还是曾经被认为遥不可及的物理学大统一;带来了黎明的曙光。
作为物理学根基;1915年;广义相对论诞生了;1926年;量子力学随之建立。但两个近乎完美的理论;放在一起却是相当矛盾的;沟壑纵横的;科学家无法调和。
有人戏称这是上帝捉弄人的玩笑……人类智商自以为猜透了自然;到头来是一片混乱。
统一的梦做了整整一个世纪!爱因斯坦因此耗费了自己的后半生;却毫无收获……就在生命中的最后几天;他还在验算毫无意义的统一公式。现在;科学家相信;一种叫做超眩的理论可能会统一天下。它描述是在极小的尺度下;时间;空间不在具备明显连续的特征;组成世界的基本粒子类似振动的琴弦。不过;该理论几乎找不到哪怕一丁点实验或者观测证据来支持自己。因此;至少有一半物理学家职责它的荒谬。我们研究还能否建立内在矛盾的物质运行规律呢?
19世纪末;开尔文在&;lt;在热和光动力理论上空的19世纪乌云&;gt;中写到:在物理学平静而晴朗的天空之远处;还挂着两朵另人不安的小小乌云。他指的是迈克逊…莫雷实验和指黑体辐射实验。这两朵乌云恰恰演示了相对论和量子力学的诞生。
1995年;LAWRENCE KRAUSS就预言了宇宙的加速膨胀。他独具慧眼的指出;暗能量和暗物质;揭示出相对论和量子力学在最基本层次上的关系;相对论引力无法佐证星系结构和宇宙膨胀最终诞生了两者;而号称概括了世界所有组成的量子力学和粒子物理;却无法猜出它们的组成。他暴露了相对论的不足;他揭示了量子场论的缺陷。
开尔文之后一百年的物理学;就在这样混乱的局面中开始了……物理的天空被暗物资和暗能量两片乌云所笼罩。这次;又将孕育出什么理论呢?他会突出重围;一统天下;开拓人类认知的疆域吗?
在这个充斥神秘力量的暗宇宙中;也许因为我们缺乏大胆的想象;人类对宇宙的探索才 成为一轮做不醒的梦!也许此时此刻阅读本文的你;将为我们解开宇宙神秘的面纱!
外篇 奇幻热、玄幻热与科幻文