那个旋臂,和我们要去的那个旋臂?”
“理论上是的。”陈智林点点头,同时调出了另一组数据,那是根据所有已知可见物质(恒星、星云、星际气体尘埃等)分布计算出的,对“思源号”当前位置应有的引力影响预测图。“但是,你看,这是我们根据所有‘能看见’的东西计算出的引力场分布。它很微弱,因为我们现在处于物质极度稀少的区域。”
然后,他又调出了实时监测的、飞船实际受到的引力扰动数据图谱。两条曲线并排显示,一条是基于可见物质的预测值,平滑而微弱;另一条是实际测量值,虽然整体趋势类似,但其强度和细微波动,明显高于预测曲线,并且呈现出一种难以用可见物质分布解释的、平滑而持续的“背景引力势”。
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“看这里,博文,”傅水恒指着那高出的一截,以及那些额外的平滑波动,“实际测到的引力,比我们用所有看得见的东西算出来的,要强一些,而且有一种特别的‘质感’。这多出来的引力,是从哪里来的?”
傅博文睁大了眼睛,盯着那两条不一致的曲线:“有……有别的东西在拉我们?看不见的东西?”
“没错!”陈智林的声音带着科学发现的兴奋,“就是暗物质!虽然它本身不发光,但它和普通物质一样,具有质量,因此会产生引力效应。我们现在‘感受’到的这额外的、无处不在的引力,就是暗物质存在的间接证据!它就像一个无形的巨手,虽然我们看不见它的形状,但通过它施加的‘力量’,我们知道了它的存在。”
为了让孩子有更直观的感受,陈智林甚至设计了一个小小的互动模拟。他让傅博文坐在特制的悬浮座椅上,关闭了座椅的主动稳定系统,然后让飞船进行极其微小的、预设的轨道机动。
“博文,坐稳,仔细感觉。”陈智林说。
当飞船引擎轻微启动时,傅博文感觉到了一种预期的推背感。但当引擎关闭,飞船本应依靠惯性滑行时,他却隐约感觉到一种极其细微、但持续不断的、仿佛被某种无形的东西向特定方向轻轻“拖拽”的力,与基于可见星图计算的惯性路径应有的感觉略有偏差。
“感觉到了吗?”傅水恒轻声问,“那种不是来自飞船本身,也不是来自远方稀疏恒星的、微弱的‘牵引感’?”
傅博文努力集中精神,小脸紧绷:“好像……有一点点?就像……就像在水里游泳,感觉到水流的拉力一样?”
“非常棒的比喻!”傅水恒由衷赞叹,“我们此刻,就像是航行在由暗物质构成的、看不见的‘海洋’里。这片‘海洋’的密度虽然极低,但它遍布宇宙每一个角落,总量极其惊人,因此产生的引力效应,在整体上支配着宇宙的大尺度结构。”
借此机会,他们开始系统地、深入浅出地阐述暗物质的来龙去脉,让它不再神秘。
一、 暗物质是如何被发现的?
傅水恒从历史讲起:“其实,最早意识到暗物质可能存在,不是在我们这样的星际空间,而是在星系内部。”他调出一些经典的星系旋转曲线图。
“你看,这是一个典型的漩涡星系。根据牛顿引力定律,距离星系中心越远的恒星,围绕中心旋转的速度应该越慢,就像太阳系里,离太阳越远的行星公转越慢一样。但是,天文学家实际观测发现,在星系的外围,恒星的运动速度并没有像预期那样下降,而是保持高速,甚至略有增加!这说明什么?”
傅博文思考着:“说明……有看不见的东西,在更远的地方拉着它们?让它们不至于飞出去?”
“完全正确!”陈智林接口道,“只有假设在星系外围存在着大量我们看不见的物质,提供了额外的引力,才能解释这种高速旋转现象。这就是暗物质存在的第一个强有力证据。后来,引力透镜效应(大质量天体扭曲背后光源的时空,像透镜一样放大或扭曲星光)更是直接‘称量’出了星系和星系团中包含的、远超可见物质的质量。所有这些证据都指向同一
