我在上文《沒有最黑,只有更黑,暗物質是如何被發現的? 》中提到:瑞士裔美國天文學家弗里茨?茲威基于1933年對后發座星系團中一些星系的速度分布做了研究,他發現,要想解釋清楚測量得到的速度,其所需要的產生引力的質量是星系團質量的10倍。由此,“質量缺失”的迷霧在天文學中產生。
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有人的地方就有江湖,茲威基的同事們并不接受這個假設,認為他瘋了,還剝奪了茲威基檢驗假設所需要的觀察時間。有些人開始傳播一些有關于黑的傳說,并認為這是茲威基自身性格中的“孤狼”那一面導致的。
正是由于同行不能接受茲威基的假設,天體物理學的發展也因此停滯了40年。而關于暗物質的起源問題,就好像存在著某種我們不愿意看到的東西。
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到了今天,盡管所有人都沒有親眼看過暗物質,但仍然被大多數天體物理學家所接受。在他們看來,暗物質就是難以發現甚至是無法發現的,這也激發了科學家們的好奇心,使得大批學者投身于尋找暗物質的隊伍中。
由于暗物質是黑的,看不見的、未知的,只能與引力一起產生共同的效果,因此充滿了神秘感。易經文言:天玄而地黃;千字文:天地玄黃;說文:幽遠也,黑而有赤色者為玄;康熙字典:黑而有赤色者為纁,有黃色者為玄。由此,也能看出“玄”的引申義為:高遠、不可捉摸、高深莫測。
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我這樣的說法,并非我認為陰陽五行和天體物理學家的研究之間有什么關系,只是因為,陰陽五行同樣用筆墨勾勒出了黑暗所具有的神秘形象。我所要探討的是:天體物理學家們是如何對黑暗進行研究,并逐漸對暗物質進行“上色”。
黑色在我國古代社會作為天界的顏色備受崇拜,天上黑色為尊,地下黃色為貴。而黑色對于天文學的重要作用不言而喻。不論是圭表還是日晷都是利用太陽照射后產生的影子來進行測量的工具。
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陽光照射在表上,就會在地面投射出一個正弦曲線,把這個曲線畫在一個圓面內分別填充黑白兩色,來表示白天和黑夜,這可能就是太極的雛形。古人在利用圭表的觀測中很容易就能發現物體與影子之間的關系,并由此利用影子來進行研究。
如果說太陽系內的行星運動軌跡就是萬有引力的影子,事實上,萬有引力也的確是因為行星軌道與圓周運動的相似性才被發現的,那么通過觀測星系、星云的運動軌跡異常,把它作為暗物質存在的證據,就是順理成章的思路。茲威基認為星系的理論速度與觀測速度之間的巨大差異應該是由于“質量缺失”導致,其實就是這個意思。
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不論是以牛頓力學還是以廣義相對論為理論框架,都要求天體物理學家們必須承認有額外的、我們看不見的物質(暗物質)產生了這樣的影響。當然也有人認為需要對引力理論進行修正,認為是目前理論存在缺陷導致,不能接受額外引入一種未知的物質的說法。
但如果我們按照陰陽五行來思考,就完全可以接受暗物質的存在。任何龐大的事物都逃不出陰陽的范疇,任何微小的事物又具有陰陽的兩方面,陰陽在一定的條件下是可以相互轉化的,在可見的物質范圍內存在某種不可見的物質是可能的。
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然而,從科學的角度來說,盡管大多數科學家都認為暗物質是存在的,但他們也不得不承認:迄今為止能夠證明暗物質存在的證據就是那些觀測到的事實與理論計算之間的差異。這迫使物理學家們只有兩條道可選:要么修改理論、要么承認暗物質存在。
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從這個角度來說,尋找神秘的暗物質對于科學家們來說是令人興奮的,這似乎與陰陽學說達成了一致,這種一致不表現在研究方法上,而是不論是科學家還是那些研究陰陽五行的人都對他們所研究的對象有一種迷戀。
陰陽五行將青赤黃白黑與木火土金水相對應,這樣一來,黑色既是水的顏色,黑色在五行中是正色,中國古代在漢朝之前都是以黑色為尊。在如今的天體物理領域,黑色與物質結合起來定義的暗物質,成為了解決理論計算與實際觀測之間巨大差異的一個方法。
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對于那些堅信本體論(相信暗物質存在)的科學家來說,這是一個等待著我們去發現的“新宇宙”,宇宙中的物質要比我們看到的多得多!可見物質只是真實存在物質的九牛一毛。在那些研究陰陽哲學的人看來,暗物質就是宇宙中的陰。
陰陽五行里到處都有這種最基本的二元論的表述,比如白天、黑夜;一動、一靜;一升、一降。所以陰陽的出現,是樸素而又必然的。白天和黑夜的交替,就是陰陽。太陽就是日,太陰就是月。陰中有陽,陽中有陰,就是太極。
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陰陽五行就是用這樣的語言游戲,自由地將陰陽五行的模型投射于宇宙萬物,不需要進行任何實證,也無需質疑。但天體物理學作為科學的一個分支,這樣的思維模式是不行的,要想研究暗物質,就必須找到可以實驗的參照點。
天體物理學家曾經把一些“昏暗的物質”看做是暗物質,比如白矮星、褐矮星、中子星和黑洞。但從目前的天文觀測中發現的這類天體的數量,還遠遠達不到計算與觀測產生巨大差異的所需要的比例。
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于是天體物理學家們寄希望于量子力學,期待能夠找到那些即不違反現有粒子模型,又能解釋差異的“新”粒子。為此那些研究高能粒子的物理學家們拓展了標準模型,創立了“超對稱性理論”,耗費巨資建立了歐洲大型粒子對撞機LHC。
不幸的是,盡管“超對稱性理論”預言,這種粒子是存在的,但這么多年過去了,仍然沒有找到它們的任何蛛絲馬跡,甚至有些理論物理學家認為“超對稱性理論”已死。從這個角度來說,暗物質概念已經變成了一個奇怪的、讓人聯想到陰陽五行巫術思想的負面形象。
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從科學的角度來說,如無必要勿增實體,與其爭論暗物質是否存在,不如直接探討“缺失質量”這個謎題。從這個角度看,修正引力理論也是一種可能的候選項。
與陰陽五行可以左右逢源的話術模式不同,不論是找到暗物質存在的直接證據,還是重新修正引力理論都需要科學家們突破現有的思維方式,在實踐中不斷摸索前行。或許楊振寧老先生堅決反對中國建立超級粒子對撞機,就是對尋找暗物質的一次叫停吧。
相似的靈魂總會相遇,我是@郭哥聊科學,關于質量缺失之謎,最后是暗物質假說被證實,還是修改引力理論取得成功,就讓我們這些吃瓜群眾拭目以待。至于陰陽五行說,雖然它解決不了任何實際問題,但也許能給科學家們揭開“質量缺失”之謎提供一點啟發。
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