在宇宙中,有一種非常鬼魅的粒子中微子,由于它質(zhì)量非常小,速度非???,而且很少與其他物質(zhì)發(fā)生相互反應(yīng),因此被稱為宇宙中的“隱身人”。雖然我們?nèi)庋蹮o法看到中微子,但中微子卻實實在在存在我們的宇宙之中。 看不見的中微子在19世紀(jì)末時,科學(xué)家們在對放射性進行研究時,發(fā)現(xiàn)物質(zhì)在β衰變過程中有一部分能量缺失了。我們知道,能量是守恒的,而物質(zhì)在衰變過程中丟失了一部分能量,說明要么能量守恒定律錯了,要么說明有我們不知道的物質(zhì)出現(xiàn)了,并帶走了能量。 能量守恒定律在很多領(lǐng)域已經(jīng)被驗證過了,而且結(jié)果無比準(zhǔn)確,因此能量守恒定律不可能出錯。給出答案的是物理學(xué)家泡利,他認(rèn)為在β衰變過程中,除了電子之外,還形成了一種靜止質(zhì)量幾乎為0的粒子,并帶走了一部分能量。由于這種粒子很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),以至于科學(xué)儀器根本探測不到它的存在。后來泡利預(yù)言的這種粒子被科學(xué)家費米命名為“中微子”。 據(jù)統(tǒng)計,太陽在核聚變的過程中會產(chǎn)生大量中微子,并到達地球,此時大約有1000萬億個中微子正穿越你的身體。而你不僅看不到它,就連它穿透你身體時,你對此也是一無所知。 除了中微子之外,宇宙中還有許多物質(zhì)我們看不見、摸不著,但它們卻實實在在存在著,比如:暗物質(zhì)、暗能量等。 那么問題來了,為什么這些實實在在存在的物體,我們無法看到呢? 為什么我們無法看到?科學(xué)家在研究過程中,發(fā)現(xiàn)宇宙中存在著4種基本相互作用,分別是:電磁相互作用、引力相互作用、強相互作用以及弱相互作用。 我們?nèi)搜壑阅軌蚩吹酵饨绲奈矬w,其實是因為光子與人眼睛發(fā)生了電磁相互作用。如果有一個物體不參與電磁相互作用,那么我們將無法觀測到它,比如:中微子,由于它不參與電磁相互作用,所以即使我們身邊有大量中微子,我們也看不到它們的存在。 除此之外,觀測手段也影響到我們的觀測結(jié)果。我們知道,人眼睛相當(dāng)于電磁波接收器,但并不是所有波段的電磁波我們都能接受到。 由于眼睛的限制,我們只能看到頻率在380~750THz之間的電磁波,在這個范圍之內(nèi)的電磁波也叫作可見光。低于380Hz以下以及高于750THz以上的電磁波,我們都無法看到,所以叫作不可見光。 在宇宙中,有許多天體發(fā)出的電磁波段較弱,以至于僅憑借人眼,我們很難觀測到這些天體的存在。但是科學(xué)家們發(fā)明了各種射電望遠(yuǎn)鏡以及空間望遠(yuǎn)鏡,擴展了可觀測的范圍。比如:哈勃空間望遠(yuǎn)鏡覆蓋的范圍是可見光以及近紫外波段。 而在這些不同的觀測儀器下,我們看到的宇宙也大不相同。比如:在紅外光線下,我們看到的宇宙是這樣的。 在X射線下,我們看到的宇宙帶有綠光。 在微波下,看到的宇宙。 在射電下看到的宇宙。 雖然以上幾張圖片拍攝的是宇宙同一區(qū)域,但在不同的觀測設(shè)備下,我們能“看到”的宇宙其實是大不相同的。因為不同的觀測設(shè)備,捕捉到的電磁波范圍是不同的。 人眼其實也是觀測設(shè)備,人眼也有觀測范圍的限制,以至于我們就無法看到一些電磁波波段不在人眼范圍內(nèi)的物體。 除此之外,宇宙中還有許多天體,因為距離地球過于遙遠(yuǎn),以至于發(fā)出的光還沒有到達地球,因此我們無法看到,但我們不能因此說它們并不存在。 看不到的物體,如何證明它們存在?我們常說“眼見為實”,但實際上,眼睛能看到的實在是太少了,如果僅憑人眼的觀測,那么我們的天文學(xué)可能早就停滯不前了。 為了擴寬人眼的觀測范圍,科學(xué)家們研究出了各種觀天設(shè)備,比如:哈勃空間望遠(yuǎn)鏡、FAST射電望遠(yuǎn)鏡。 除了這些可以直接提供觀測數(shù)據(jù)的設(shè)備之外,我們還間接用其他的方式來證明宇宙中存在著看不見的物質(zhì)。比如:我們無法看到的暗物質(zhì),是通過間接的方式探測出它們的存在。 科學(xué)家發(fā)現(xiàn),星體在圍繞星系運動時,實際觀測數(shù)據(jù)要比理論值數(shù)據(jù)高出許多。 這些數(shù)據(jù)說明肯定有別的東西提供了引力,否則星系早就無法維持了。 那么是什么物體提供了額外的引力呢?很遺憾,目前我們無法觀測到這種物質(zhì)是什么,因為這種物質(zhì)不參與電磁相互作用,以至于當(dāng)我們用電磁相互作用的手段去探測它們時,無法探測到它們的存在。 但我們無法否定它們的存在,因為如果沒有它們,宇宙早就不是現(xiàn)在的樣子了。 總結(jié)看不到的物體,其實并不能說明它們不存在。受限于人眼的觀測范圍,以及人眼能夠觀測的都是參與電磁相互作用的物體,再加上還有一些天體發(fā)出的光子還沒有到達地球上,因此我們能看到的物體只是宇宙中非常小的一部分。 |
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