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如果看到一条非常笔直的闪电,那么恭喜你,你可能观察到了暗物质

  暗物质是科学家们基于宇宙质量缺失、宇宙微波背景辐射的不均匀性等,提出的一个假设的概念,正是由于它的引入,才使我们对宇宙中很多百思不得其解的问题,有了最为完美的解释。自从暗物质的概念被提出以后,科学家们想方设法地通过各种复杂的探测仪器,来捕捉它的蛛丝马迹,可惜的是,截至目前我们还没有直接观测到暗物质的存在。
  暗物质到底有多神秘?
  我们对宏观和微观世界的直接探测,电磁作用是最为基本的条件之一,无论是可见光线、X射线,还是摩擦力、支撑力等,其本质都是电磁力的体现。而除了电磁力以后,宇宙中还有另外三种基本作用力形式,一种是引力,它也是在宏观和微观层面比较常见的力的作用方式,只要是两个有质量的物体或者粒子,在一定距离范围内都会产生相应的吸引力。第二是强核力,是能够保障质子或者中子结合成原子核的作用力,其强度是四种基本作用力中最大的。第三种是弱核力,是中子发生衰变时产生的作用力。
  科学家们在通过观测和模拟宇宙质量时,发现宇宙质量带有明显的缺失性,在可以直接观测的普通物质的基础上,通过测算得出宇宙中还存在着暗物质和暗能量。其中,暗物质是一种非常微小的物质或者粒子团,对外不表现任何的带电性,也不发射电磁波,不会与其它普通物质发生任何的相互作用,所以不能被直接观测到。
  不过,暗物质却具有质量,同样会引发引力效应,由暗物质所构成的空间内,会形成明显的引力势井,与万有引力一起,会对周围的物质具有明显的吸引作用,使外界物质有概率落入引力势井中,从而改变普通物质的运动规律。暗物质的作用效果,与暗能量正好相反,暗物质与万有引力相似,是推动物质聚合的效应,从而在一定程度上延缓着宇宙膨胀的进程,同时也为星系边缘的恒星不被甩出去提供足够的向心力支持。
  都有哪些证据表明暗物质存在?
  虽然暗物质不能被直接观测到,但是通过科学家们的努力,发现了一些应用现有物理理论体系难以解释的现象,这些证据为暗物质的存在提供了依据。比如典型的有:
  一是星系的运动特征。按照万有引力定律,一个星系中各星体围绕中心旋转的速度,与距离星系中心的数值成比较明显的线性特征,也就是说距离中心越远,其旋转速度越快,如果按照既有模型来计算的话,在漩涡星系的外围,恒星的旋转速度将会异常快,那么仅仅依靠星系中心的质量提供的引力,将不足以支撑这个旋转速度,理论上这些外围恒星必将被甩出去,而实现上并非如此。
  二是引力透镜的异常。当用观测设备对准目标星空时,假如在观测线路上存在着大质量的天体,那么按照广义相对论,来自观测目标发出的光线,在通过大质量天体附近区域时,会发生弯曲,从而在观测者看来,目标区域会呈现出一个或者多个像,宛如光线通过透镜一般。可有的时候,我们观测到了引力透镜现象,但是光线传输路线中我们并没有发现什么大质量的天体,这就说明在观测线路上,可能存在着我们观测不到的大规模物质暗物质。
  三是星系质量的缺失。科学家们通过对星系运动特征、引力透镜异常的观测,同时分析来自目标星系不同位置发出的光谱特征,可以测算出星系中的温度、物质密度等特征,继续可以通过模型推导出星系的质量分布。计算结果无一例外,推测出来的星系质量,都要远高于对已知普通物质的质量总和,而且超出的数值要高出好几个数量级。
  暗物质穿透地球可能造成非常笔直的闪电
  由于暗物质提供的引力,与普通物质之间万有引力之间,会有一定的相互影响,那么,假如暗物质撞击到普通物质,科学家们应该能够检测出暗物质与普通物质原子核相撞产生的辐射,但在所有的实验过程中,也没有捕捉到这种现象,更没有捕捉到暗物质。因此,部分科学家认为,暗物质的存在形式可能不是粒子态,而是呈现一种看不见的物质团模式。
  如果暗物质真的是一种宏观态、不可见的物质,那么就不会对普通物质造成什么影响。不过,当大量的暗物质穿过地球的时候,势必会因地球物质的阻挡而释放出相应能量,从而在大气层中会形成强烈的带电粒子通道,而这种可能出现的现象,将是我们观察暗物质表现形态最直接、也是最近距离的方式。
  在天气晴好的状况下,这种大气层中的带电粒子通道,我们自然很难观测得到,也不会产生什么样的明显影响。不过,如果在强雷雨天气中,情况就会发生变化,当暗物质以极高的速度撞向地球时,就会在大气层的不同高度云层间、或者云层与地面间形成一个笔直的通道,在高能量的催动下,空气分子会在通道方向上强烈地发生电离,快速激发出闪电现象,从而形成异常笔直的闪电。
  根据现有宇宙中暗物质的质量占比,以及地球的体积大小,科学家估算,每年地球被暗物质撞击的次数起码有5000万次以上,绝大部分在穿过地球大气层时形成的通道不会被观测出来,理论上只有那些穿过雷雨区的才可能形成异常笔直的闪电通道,而且稍纵即逝,目前还没有哪一个被观测到的闪电,完美地符合暗物质穿越时所造成景观的条件。
  暗物质的性质我们现在虽然已经了解,但是它究竟以什么样的形态展现、以什么样的形式参与和影响普通物质的运动、它到底包含哪些种类等等,这些问题,将会一直伴随着科学家们对暗物质的探索进程。我们一瞬间不经意观察到的一条闪电,可能就是暗物质对我们宏观普通世界的一次招手!

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