看不见的物质,就真的不存在的吗?

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科创17
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在宇宙中,有一种非常鬼魅的粒子中微子,由于它质量非常小,速度非常快,而且很少与其他物质发生相互反应,因此被称为宇宙中的“隐身人”。虽然我们肉眼无法看到中微子,但中微子却实实在在存在我们的宇宙之中。

在19世纪末时,科学家们在对放射性进行研究时,发现物质在β衰变过程中有一部分能量缺失了。我们知道,能量是守恒的,而物质在衰变过程中丢失了一部分能量,说明要么能量守恒定律错了,要么说明有我们不知道的物质出现了,并带走了能量。

能量守恒定律在很多领域已经被验证过了,而且结果无比准确,因此能量守恒定律不可能出错。给出答案的是物理学家泡利,他认为在β衰变过程中,除了电子之外,还形成了一种静止质量几乎为0的粒子,并带走了一部分能量。由于这种粒子很难与其他物质发生反应,以至于科学仪器根本探测不到它的存在。后来泡利预言的这种粒子被科学家费米命名为“中微子”。

据统计,太阳在核聚变的过程中会产生大量中微子,并到达地球,此时大约有1000万亿个中微子正穿越你的身体。而你不仅看不到它,就连它穿透你身体时,你对此也是一无所知。

除了中微子之外,宇宙中还有许多物质我们看不见、摸不着,但它们却实实在在存在着,比如:暗物质、暗能量等。

那么问题来了,为什么这些实实在在存在的物体,我们无法看到呢?

科学家在研究过程中,发现宇宙中存在着4种基本相互作用,分别是: 电磁相互作用 引力相互作用 强相互作用 以及 弱相互作用

我们人眼之所以能够看到外界的物体,其实是因为光子与人眼睛发生了电磁相互作用。如果有一个物体不参与电磁相互作用,那么我们将无法观测到它,比如:中微子,由于它不参与电磁相互作用,所以即使我们身边有大量中微子,我们也看不到它们的存在。

除此之外, 观测手段也影响到我们的观测结果 。我们知道,人眼睛相当于电磁波接收器,但并不是所有波段的电磁波我们都能接受到。

由于眼睛的限制,我们只能看到频率在380~750THz之间的电磁波,在这个范围之内的电磁波也叫作 可见光 。低于380Hz以下以及高于750THz以上的电磁波,我们都无法看到,所以叫作不可见光。

在宇宙中,有许多天体发出的电磁波段较弱,以至于仅凭借人眼,我们很难观测到这些天体的存在。但是科学家们发明了各种射电望远镜以及空间望远镜,扩展了可观测的范围。比如:哈勃空间望远镜覆盖的范围是可见光以及近紫外波段。

而在这些不同的观测仪器下,我们看到的宇宙也大不相同。比如:在红外光线下,我们看到的宇宙是这样的。

在X射线下,我们看到的宇宙带有绿光。

在微波下,看到的宇宙。

在射电下看到的宇宙。

虽然以上几张图片拍摄的是宇宙同一区域,但 在不同的观测设备下,我们能“看到”的宇宙其实是大不相同的。 因为不同的观测设备,捕捉到的电磁波范围是不同的。

人眼其实也是观测设备,人眼也有观测范围的限制,以至于我们就无法看到一些电磁波波段不在人眼范围内的物体。

除此之外,宇宙中还有许多天体,因为距离地球过于遥远,以至于发出的光还没有到达地球,因此我们无法看到,但我们不能因此说它们并不存在。

我们常说“眼见为实”,但实际上,眼睛能看到的实在是太少了,如果仅凭人眼的观测,那么我们的天文学可能早就停滞不前了。

为了扩宽人眼的观测范围,科学家们研究出了各种观天设备,比如:哈勃空间望远镜、FAST射电望远镜。

除了这些可以直接提供观测数据的设备之外,我们还间接用其他的方式来证明宇宙中存在着看不见的物质。比如:我们无法看到的暗物质,是通过间接的方式探测出它们的存在。

科学家发现,星体在围绕星系运动时,实际观测数据要比理论值数据高出许多。

这些数据说明肯定有别的东西提供了引力,否则星系早就无法维持了。

那么是什么物体提供了额外的引力呢?很遗憾,目前我们无法观测到这种物质是什么,因为这种物质不参与电磁相互作用,以至于当我们用电磁相互作用的手段去探测它们时,无法探测到它们的存在。

但我们无法否定它们的存在,因为如果没有它们,宇宙早就不是现在的样子了。

看不到的物体,其实并不能说明它们不存在。受限于人眼的观测范围,以及人眼能够观测的都是参与电磁相互作用的物体,再加上还有一些天体发出的光子还没有到达地球上,因此我们能看到的物体只是宇宙中非常小的一部分。

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