宇宙中最怪異的東西

親愛的同學(xué)們，試想下宇宙中是什么東西讓天文學(xué)家們看不到卻又認(rèn)定它們的確存在，并且擁有足夠大的力量影響天上的群星呢？科學(xué)家的回答是——暗物質(zhì)。他們相信，宇宙中的大部分物質(zhì)都是暗物質(zhì)，但是利用當(dāng)前的技術(shù)，既無法看到也無法探測到暗物質(zhì)。暗物質(zhì)的候選者，從極輕的中微子到看不到的黑洞，成員頗多。但仍有科學(xué)家質(zhì)疑暗物質(zhì)的存在，認(rèn)為這種神秘現(xiàn)象有可能通過對引力的更好理解來解決。

在暗物質(zhì)這個概念出現(xiàn)之前，科學(xué)家們在描述宇宙時，面臨了難以回避的尷尬。他們發(fā)現(xiàn)，宇宙中普通物質(zhì)的引力并不足以讓宇宙發(fā)展成現(xiàn)在這個樣子，它應(yīng)該還處在相對生澀的階段，很有可能是還沒有成熟的星系。

暗能量更是奇怪。以人類已知的核反應(yīng)為例，反應(yīng)前后的物質(zhì)有少量的質(zhì)量差，這個差異轉(zhuǎn)化成了巨大的能量；而暗能量卻可以使物質(zhì)的質(zhì)量全部消失。完全轉(zhuǎn)化為能量。宇宙中的暗能量是已知物質(zhì)能量的14倍以上。

大約65年前，人類第一次發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的證據(jù)。當(dāng)時，弗里茲·扎維奇發(fā)現(xiàn)，大型星系團(tuán)中的星系具有極高的運(yùn)動速度，除非星系團(tuán)的質(zhì)量是根據(jù)其中恒星數(shù)量計算所得到值的100倍以上，否則星系團(tuán)根本無法束縛住這些星系。之后幾十年的觀測分析證實了這一點。盡管對暗物質(zhì)的性質(zhì)仍然一無所知，但是到了20世紀(jì)80年代，占宇宙密度大約20%的暗物質(zhì)已被廣為接受了。2006年，美國天文學(xué)家利用錢德拉×射線望遠(yuǎn)鏡對星系團(tuán)1E 0657-56進(jìn)行觀測，無意間觀測到星系碰撞的過程。星系團(tuán)碰撞威力之猛，使得暗物質(zhì)與正常物質(zhì)分開，因此發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)存在的直接證據(jù)。

2009年12月21日，科學(xué)家在美國明尼蘇達(dá)州北部一個深750米的廢棄鐵礦中發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)，這是迄今為止最有力的有關(guān)暗物質(zhì)的證據(jù)。暗物質(zhì)被認(rèn)為占宇宙質(zhì)量的90%。

茫茫宇宙中，恒星間相互作用，做著各種各樣的、規(guī)則的軌道運(yùn)動，而有些運(yùn)動我們卻找不到其作用對應(yīng)的物質(zhì)。因此，人們設(shè)想，在宇宙中也許存著我們看不見的物質(zhì)。

現(xiàn)已知道，宇宙的大結(jié)構(gòu)呈泡沫狀。星系聚集成星系長城。即“泡沫”的“連接纖維”，而纖維之間是巨大的宇宙空洞，即“大泡泡”，直徑達(dá)1億～3億光年。如果沒有一種看不見的暗物質(zhì)的附加引力“幫忙”，這么大的空洞是不能維持的，就像屋頂和橋梁的跨度過大不能支持一樣。

我們的宇宙盡管在膨脹，但高速運(yùn)動中的各個星系并不散開。如果僅有可見物質(zhì)，它們的引力是不足以把各星系維持在一起的。

我們知道，太陽系質(zhì)量的99.86%集中在太陽系的中心即太陽上，所以離太陽近的行星受到太陽的引力，比離太陽遠(yuǎn)的行星大。因此，離太陽近的行星繞太陽運(yùn)行的速度比離太陽遠(yuǎn)的行星快，以便產(chǎn)生更大的離心加速度來平衡較大的太陽引力。但在星系中心，雖然也集中了更多的恒星，還有黑洞，可是，離星系中心近的恒星的運(yùn)動速度，并不比離得遠(yuǎn)的恒星的運(yùn)動速度快。這說明星系的質(zhì)量并不集中在星系中心，在星系的外圍區(qū)域一定有大量暗物質(zhì)存在。天體的亮度反映天體的質(zhì)量，所以天文學(xué)家常常用星系的亮度來推算星系的質(zhì)量，也可通過引力來推算星系的質(zhì)量?？墒?，從引力推算出的銀河系的質(zhì)量，是從亮度推算的銀河系質(zhì)量的10倍以上，在外圍區(qū)域甚至達(dá)50OO倍。因而，在那里必然有大量暗物質(zhì)存在。