个叫弗里茨·兹威基的天文学家在20世纪30年代观察后发座星系团时发现的。”
傅愽文被故事吸引,慢慢放松了紧抓扶手的手:“他发现了什么?”
“他发现,星系团中星系的运动速度太快了,按照可见物质的质量计算,这些星系应该早就飞散了。除非...有我们看不见的物质提供了额外的引力,把它们束缚在一起。”
陈智林调出了一段模拟动画,展示了一个星系团中星系的运动轨迹。当只考虑可见物质时,星系四散飞离;但当加入暗物质的引力效应后,星系们稳定地在星系团中运行。
“就像用一根看不见的绳子拴着它们?”傅愽文猜测道。
“非常形象的比喻!”陈智林笑道,“后来,在20世纪70年代,薇拉·鲁宾通过对漩涡星系旋转曲线的研究,进一步证实了暗物质的存在。她发现,星系外围的恒星运动速度并没有像预期的那样随距离增加而减小,而是保持恒定。这只能说明有看不见的物质分布在星系外围,提供了额外的引力。”
傅水恒一边操纵飞船,一边补充道:“正是这些先驱者的工作,让我们今天能够理解并应对眼前的状况。科学知识就是这样一代代积累下来的。”
飞船继续在暗物质云中穿行,随着他们对这片区域了解的加深,航线修正变得越来越精准。傅水恒开始能够预判引力场的变化趋势,而不是被动地响应已经发生的偏差。
“我开始摸清这片云的‘脾气’了。”傅水恒略带得意地说,“它的结构虽然复杂,但有某种内在的规律性。”
陈智林点点头:“暗物质的分布确实遵循一定的统计规律,这与宇宙大尺度结构的形成理论是一致的。”
为了验证这一理论,陈智林启动了一套专门设计的探测程序,通过监测飞船周围时空的微妙扭曲,来反推暗物质的分布。这套系统基于爱因斯坦的广义相对论——大质量物体会弯曲周围的时空,而光线经过这些弯曲的时空时,路径会发生偏折。
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“看,这里有一个明显的引力透镜效应。”陈智林指着一组数据说,“虽然很微弱,但确实存在。”
傅愽文好奇地问:“什么是引力透镜?”
“就像放在水中的筷子看起来是弯曲的一样,”陈智林耐心解释,“当远处恒星的光线穿过这片暗物质云时,会被暗物质的引力弯曲,导致我们看到的位置与恒星的实际位置有细微差别。”
通过分析这种微妙的引力透镜效应,他们能够绘制出更为精确的暗物质分布图。结果令人惊叹——这片暗物质云的结构比最初想象的还要复杂,有着多层次、自相似的 fractal 结构。
“自然总是倾向于创造复杂而美丽的模式,无论是在最小的尺度上,还是在最大的宇宙尺度上。”傅水恒感叹道。
随着他们对暗物质云结构的理解加深,傅水恒找到了一条相对稳定的“通道”——一条穿过暗物质云的路径,这里的密度变化较为平缓,引力梯度不那么陡峭。沿着这条通道,飞船的航行变得平稳了许多。
“爷爷,你好厉害!”傅愽文崇拜地看着傅水恒。
傅水恒笑了笑:“这不是我一个人的功劳,没有陈博士的数据分析和理论支持,我也找不到这条路。”
在接下来的几个小时里,他们继续收集有关这片暗物质云的数据。陈智林设计了一系列精巧的实验,利用飞船本身的运动作为探测工具,通过精确测量航线偏差与位置的关系,反推出暗物质的密度分布。
“这些数据非常珍贵,”陈智林兴奋地说,“如此近距离、高精度的暗物质分布测量,在地球上是无法实现的。”
傅愽文也渐渐从最初的紧张转变为对科学探索的热情。在陈智林的指导下,他学会了读取一些简单的探测数据,并能识别出暗物质密度较高的区域。
“这里有一个‘暗物质岛’!”他指着新生成的地图上一块颜色较
