我们的宇宙是由什么构成的？.docx

如果一个外星人设法从另一个平行宇宙造访我们的宇宙，很可能根本不会注意到我们的存在。 从某种意义上说，这是显而易见的：宇宙太大了，而地球只不过是一个微不足道的、淡蓝色的小点而已。但比这更糟的是：外星人可能无视所有的恒星，以及围绕恒星运转的行 星，甚至可能对飘过太空的那些巨大的尘埃云也视而不见。 但是，所有这些我们熟悉的东西，仅仅占宇宙物质的很小一部分。宇宙中剩下的部分是由某些其他“东西”构成的，这种“东西”是地球人类从未看到过的。 物理学家将这种“东西”称为“暗物质”。如果宇宙中没有暗物质的存在，那么宇宙中的星系就会飞散而去。没有人知道暗物质究竟是什么，但物理学家正在热切地追寻其踪迹。你所看到 的身边的一切——从你的身体，到你站立的这颗行星， 以及天空中的点点繁星——都是由原子构成的。所有这些原子又是由更小的粒子，如质子和中子构成的，而这些粒子中的很多 还可以进一步分解。 2 0 世纪初，当物理学家开始了解原子的组成时，似乎我们即将参透宇宙中所有物质的本质。但是在 1 9 3 3 年，一位名叫弗里茨·兹威基的瑞士天文学家提出，宇宙的绝大部分必定是由某种完全不同的物质组成的。他将星系群中所 有他能观测到的物质的质量加在一起，发现这些质量所能产生的引力强度，不足以将星系聚拢在一起。 “同时，兹威基观测到的星系都‘转得太快了’，以至于在如此快的转速下，它们早就应该把自己给甩出去，分布在宇宙的各个角落了。” 英国杜伦大学的理查德·梅西说，“宇宙中的每一个星系都像是一个旋转过快的旋转木马，上面的乘客都将被甩出去！” 兹威基意识到，宇宙中必定还有其他物质，一些他无法直接观测到，但拥有足够强大的引力，从而将星系拢在一起的物质。他将这种未知的物质形态称为“暗”。在当时，他被认为是一个怪人，而他的理论也没有得到认真对待。直到 2 0 世纪 7 0 年代，天文学家薇拉·鲁宾发现我们附近星系的旋转方式有些不对劲。 在我们的太阳系中，有一个简单的法则：一颗行星距离太阳越远，太阳引力对它的作用就越弱。因此，这颗行星将运行得更慢，其公转一周会花费更长的时间。同样的法则应当也适用于围绕星系中心运行的恒星：随着引力作用的减弱，离星系中心最远的恒星的运行 速度也应该是最慢的。 然而，鲁宾发现，距离星系中心最远的恒星与星系中心附近的恒星运行得一样快。鲁宾认为，这些星系中一定有某种东西在起作用，从而阻止了这些恒星飞离星系。归根结底， 也就是说，兹威基当年的路子是对的。 以我们目前对宇宙的了解，天文学家认为，暗物质在宇宙形成的过程中起到了基础性的作用。 几乎从 1 4 0 亿年前宇宙大爆炸后的那一刻起，宇宙就开始了快速的膨胀，星系团开始形成。然而，宇宙的膨胀并没有快到所有星系都飞到宇宙边边角角的地步。这是因为， 尽管暗物质看不见摸不着，但它将宇宙中所有的一切都拢在一起。 从某种意义上说，暗物质就像风一样，我们无法直接看到它，但是知道它就在那里。更重要的是，宇宙中暗物质的量很大：大约占整个宇宙物质的2 5％。有时候，人们说宇宙 中所有物质的大约 8 0％是暗物质。那是因为，宇宙只有区区 3 0％是由物质构成的，剩下的是能量。 2 0 世纪 8 0 年代，暗物质存在的第一个确凿证据出现了。 9 8 1 年，在哈佛大学，一个由马克·戴维斯领导的团队进行了最早的星系调查。他们意识到，星系并不是以一种统一的模式排列的，“并不是像蛋糕表面的糖衣一样均匀分布”。事实上，星系聚集成了大的星系团，每个星系团都包含几十万个星系。这些星系团构成了被称为“宇宙网络”的错综复杂的模式。这一网 络就是由暗物质捆绑在一起的。 “换句话说，暗物质是骨架，而普通物质就挂在暗物质骨架上。”英国剑桥大学的卡 罗琳·克劳福德说，“我们知道，在宇宙的早期暗物质就已经存在了。将那些材料聚集在一起是至关重要的，只有这样，宇宙才能继续发展，成为我们今天看到的结构。” 英国杜伦大学的卡洛斯·弗朗克说：“这些星系团的发现引起了轰动。”戴维斯——他当时的老板——给他布置了一个具有挑战性的任务：找出星系以这种方式排列的原因。 当弗朗克着手进行这项研究时，他发现，已经有人宣称解决了这一问题。1 9 8 0 年，一个由 V.A.留比莫夫领导的俄罗斯研究团队已经提出了有关暗物质的一种可能的解释， 认为暗物质是由中微子组成的。 这是有一定道理的。中微子是黑暗的幽灵般的粒子，与其他物质几乎不发生相互作 用。研究人员提出，所有中微子加起来的质量，可能就是宇宙中失踪的质量。但是这里有一 个问题。中微子是热暗物质，这就意味着它们很轻，因此能够快速移动。当弗朗克试图模拟一个充满了热暗物质的宇宙时，发现根本行不通。 “令我们失望的是，我们发现，拥有这种热暗物质的宇宙与真实的宇宙完全不是一 回事。”弗朗克说，“拥有热暗物质的宇宙相当