正自思量間，華楓聽到耳邊有人說話：“小子，算你有點悟性，實不相瞞，我就是那曾鬧上天宮的齊天大圣孫悟空。至于現(xiàn)在，我在曙光學(xué)院的身份是孫行。我看你體質(zhì)異于常人，和我這天地生長的靈明石猴頗有相像之處。”
“你是……孫悟空？”華楓有點不可思議的驚訝道。
因為不管怎么樣，孫悟空在任何一個華夏人的心里都是超級英雄的存在，他從未想過有一天會真的在現(xiàn)實中遇見神話中的人物。
“好了，別那么驚訝，這個世界上你不了解的事情還有很多，現(xiàn)在我需要你知道一種叫做暗物質(zhì)的東西�！睂O悟空緊接著說道。
華楓感覺到大量的信息沖進腦子里：暗物質(zhì)（dark matter）是理論上提出的可能存在于宇宙中的一種不可見的物質(zhì)，它可能是宇宙物質(zhì)的主要組成部分，但又不屬于構(gòu)成可見天體的任何一種目前已知的物質(zhì)。大量天文學(xué)觀測中發(fā)現(xiàn)的疑似違反牛頓萬有引力的現(xiàn)象可以在假設(shè)暗物質(zhì)存在的前提下得到很好的解釋。
現(xiàn)代天文學(xué)通過天體的運動、引力透鏡效應(yīng)、宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)的形成、微波背景輻射等觀測結(jié)果表明暗物質(zhì)可能大量存在于星系、星團及宇宙中，其質(zhì)量遠大于宇宙中全部可見天體的質(zhì)量總和。結(jié)合宇宙中微波背景輻射各向異性觀測和標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型（Λcdm模型）可確定宇宙中暗物質(zhì)占全部物質(zhì)總質(zhì)量的85%。
目前一種被廣泛接受的理論認為，組成暗物質(zhì)的是“弱相互作用有質(zhì)量粒子”（weakly interacting massive particle, wimp），其質(zhì)量和相互作用強度在電弱標(biāo)度附近， 在宇宙膨脹過程中通過熱退耦合過程獲得目前觀測到的剩余豐度。此外，也有假說認為暗物質(zhì)是由其他類型的粒子組成的，例如軸子（axion），惰性中微子（sterile neutrino）等。
最早提出“暗物質(zhì)”可能存在的是天文學(xué)家卡普坦（jacobus kapteyn），他于1922年提出可以通過星體系統(tǒng)的運動間接推斷出星體周圍可能存在的不可見物質(zhì)。1932年，天文學(xué)家奧爾特（jan oort）對太陽系附近星體運動進行了暗物質(zhì)研究。然而未能得出暗物質(zhì)存在的確鑿結(jié)論。1933年，天體物理學(xué)家茲威基（fritz zwicky） 利用光譜紅移測量了后發(fā)座星系團中各個星系相對于星系團的運動速度。
利用位力定理，他發(fā)現(xiàn)星系團中星系的速度彌散度太高，僅靠星系團中可見星系的質(zhì)量產(chǎn)生的引力是無法將其束縛在星系團內(nèi)的，因此星系團中應(yīng)該存在大量的暗物質(zhì)，其質(zhì)量為可見星系的至少百倍以上。
史密斯（s. smith） 在1936年對室女座星系團的觀測也支持這一結(jié)論。不過這一概念突破性的結(jié)論在當(dāng)時未能引起學(xué)術(shù)界的重視。1939年，天文學(xué)家巴布科克（horace w. babcock）通過研究仙女座大星云的光譜研究，顯示星系外圍的區(qū)域中星體的旋轉(zhuǎn)運動速度遠比通過開普勒定律預(yù)期的要大，對應(yīng)于較大的質(zhì)光比。
這暗示著該星系中可能存在大量的暗物質(zhì)。1940年奧爾特對星系ngc3115外圍區(qū)域星體運動速度的研究，指出其總質(zhì)光比可達約250。1959年凱恩（f.d. kahn）和沃特（l. woltjer）研究了彼此吸引的仙女座大星云和銀河系的之間的相對運動，通過相互它們靠近的速度和彼此間的距離，推論出我們?nèi)祟愃幍谋拘窍祱F中的暗物質(zhì)比可見物質(zhì)的質(zhì)量約大十倍。
暗物質(zhì)存在的一個重要證據(jù)來自于1970年魯賓（vera rubin）和福特（kent ford）對仙女座大星云中星體旋轉(zhuǎn)速度的研究。利用高精度的光譜測量技術(shù)，他們可以探測到遠離星系核區(qū)域的外圍星體繞星系旋轉(zhuǎn)速度和距離的關(guān)系。
按照牛頓萬有引力定律，如果星系的質(zhì)量主要集中在星系核區(qū)的可見星體上，星系外圍的星體的速度將隨著距離而減小。
但觀測結(jié)果表明在相當(dāng)大的范圍內(nèi)星系外圍的星體的速度是恒定的。 這意味著星系中可能有大量的不可見物質(zhì)并不僅僅分布在星系核心區(qū)，且其質(zhì)量遠大于發(fā)光星體的質(zhì)量總和。1973年羅伯茲（m.s. roberts）和羅茲（a.h. rots）運用21厘米特征譜線觀測技術(shù)探測仙女座大星云外圍氣體的速度分布，也從另一角度證實了這一結(jié)論。
1980年代，出現(xiàn)了一大批支持暗物質(zhì)存在的新觀測數(shù)據(jù)，包括觀測背景星系團時的引力透鏡效應(yīng)，星系和星團中熾熱氣體的溫度分布，以及宇宙微波背景輻射的各向異性等。暗物質(zhì)存在這一理論已逐漸被天文學(xué)和宇宙學(xué)界廣泛認可。
根據(jù)已有的觀測數(shù)據(jù)綜合分析，暗物質(zhì)的主要成分不應(yīng)該是目前已知的任何微觀基本粒子。 當(dāng)今的粒子物理學(xué)正在通過各種手段努力探索暗物質(zhì)粒子屬性。
盡管暗物質(zhì)尚未被直接探測到，但已經(jīng)有大量證據(jù)表明其大量存在于宇宙中，例如，
星系旋轉(zhuǎn)曲線與彌散速度分布：
星系旋轉(zhuǎn)曲線描述了漩渦星系中可見天體的環(huán)繞速度和其距離星系中心距離的關(guān)系。根據(jù)對漩渦星系中可見天體質(zhì)量分布的觀測以及萬有引力定律的計算，靠外圍的天體繞星系中心旋轉(zhuǎn)的運動速度應(yīng)當(dāng)比靠中心的天體更慢。
然而對大量漩渦星系旋轉(zhuǎn)曲線的測量表明，外圍天體的運行速度與內(nèi)部天體近乎相同，遠高于預(yù)期。
這暗示著這些星系中存在著質(zhì)量巨大的不可見的物質(zhì)。結(jié)合位力定理，可以通過星系中可見天體的彌散速度分布計算出星系中的物質(zhì)分布。
這種方法同樣適用于測量橢圓星系和球狀星團的物質(zhì)分布。結(jié)果表明，除個別以外，大部分星系和星團的物質(zhì)分布都與觀測到的可見物質(zhì)的分布不符，可見物質(zhì)的質(zhì)量僅占星系和星團總質(zhì)量的較小部分。
星系團觀測：
星系團的質(zhì)量分布主要可以通過三種不同的手段得出：
1、觀測星系團中的星系的運動，通過引力理論計算得到。
2、觀測星系團產(chǎn)生的x-射線。星系團中普遍存在能發(fā)射出x-射線的熾熱氣體，當(dāng)氣體在星系團引力場中達到流體力學(xué)平衡后，可通過其溫度推測出星系團的質(zhì)量分布。
3、引力透鏡（gravitational lensing）效應(yīng)。根據(jù)廣義相對論，來自星系團背后的光線經(jīng)過大質(zhì)量星系團時會發(fā)生彎折，這與光學(xué)中的透鏡類似�？梢桓鶕�(jù)背景光線的彎折程度，推算出星系團中物質(zhì)的分布。這三種方法互不影響，相互佐證，使得星系團觀測成為研究暗物質(zhì)的重要手段。目前這些觀測一致表明星系團中物質(zhì)的總質(zhì)量遠超出其中可見物質(zhì)的總質(zhì)量。
宇宙微波背景輻射：
在宇宙尺度上，通過對宇宙中微波背景輻射（co**ic microwave background radiation）各向異性的精細觀測，可以確定出宇宙中暗物質(zhì)的總量。目前的觀測表明宇宙總能量的26.8% 由暗物質(zhì)貢獻，構(gòu)成天體和星際氣體的常規(guī)物質(zhì)只占4.9%，其余68.3%為推動宇宙加速膨脹的暗能量。
大型計算機對宇宙演化的n－體引力模擬顯示，無碰撞的低速暗物質(zhì)粒子在引力作用下逐步聚集成團，這一過程能形成我們今天看到的大尺度結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的暗物質(zhì)分布具備普適的質(zhì)量分布。低速運動的暗物質(zhì)有利于大尺度結(jié)構(gòu)的形成。而高速運動的粒子趨向于抹平結(jié)構(gòu)。因此不支持中微子作為主要的暗物質(zhì)粒子候選者。
暗物質(zhì)的存在已經(jīng)得到了廣泛的認同,然而目前對暗物質(zhì)屬性了解很少。目前已知的暗物質(zhì)屬性僅僅包括有限的幾個方面：
1、 暗物質(zhì)參與引力相互作用，所以應(yīng)該是有質(zhì)量的，但單個暗物質(zhì)粒子的質(zhì)量大小還不能確定；
2、 暗物質(zhì)應(yīng)是高度穩(wěn)定的，由于在宇宙結(jié)構(gòu)形成的不同階段都存在暗物質(zhì)的證據(jù)，暗物質(zhì)應(yīng)該在宇宙年齡（百億年）時間尺度上是穩(wěn)定的；
3、 暗物質(zhì)基本不參與電磁相互作用，暗物質(zhì)與光子的相互作用必須非常弱，以至于暗物質(zhì)基本不發(fā)光；暗物質(zhì)也基本不參與強相互作用，否則原初核合成的過程將會受到擾動，輕元素豐度將發(fā)生改變，將導(dǎo)致與當(dāng)前的觀測結(jié)果不一致。
4、通過計算機模擬宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成得知，暗物質(zhì)的運動速度應(yīng)該是遠低于光速，即“冷暗物質(zhì)”，否則我們的宇宙無法在引力作用下形成目前觀測到的大尺度結(jié)構(gòu);
綜合這些基本屬性�？梢缘贸鼋Y(jié)論暗物質(zhì)粒子不屬于我們已知的任何一種基本粒子。這對當(dāng)前極為成功的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型構(gòu)成挑戰(zhàn)。
【精彩東方文學(xué) www.nuodawy.com】 提供武動乾坤等作品手打文字版最新章節(jié)首發(fā)，txt電子書格式免費下載歡迎注冊收藏。