宇宙的演进6-暗物质

物理学家把提供多余引力的东西，称为“暗物质”。计算表明，暗物质的总质量，必须是已知物质总质量的6倍。

考虑到暗物质，我们银河系的图像应该是这样的 ：

整个星系被一层厚厚的暗物质包围。暗物质在星系中间比较浓，远离星系的地方慢慢变淡。因为我们的太阳系只是整个星系中间的一小块区域，行星和卫星都太小，运动不会受到暗物质影响，我们没感觉到。但是考察星系边缘那些恒星的运动，影响就非常明显了。

暗物质到底是什么东西呢？

我们的第一反应，也许暗物质就是一些比较“暗”的正常物质，因为太暗了我们没看到而已。而物理学家已经排除了这种可能性。咱们先一个一个地数。

暗物质是黑洞吗？ 黑洞其实是可以探测到的。黑洞在很小的区域内产生很大的引力，周围星体会绕着黑洞转，我们一看那些星体的轨道，就知道中间有个黑洞。

暗物质是星际间的气体云吗？ 也不是。遥远的星光穿过气体云，会受到影响，但我们没有发现到这种影响。

暗物质有没有可能是一些散布在空间没有恒星“主人”的流浪行星呢？这也不太可能。你要知道，我们太阳系总重量的4/5在太阳上，而不是行星上 —— 宇宙中不太可能是行星集中那么大比例的质量。

就好像中学生解数学题要用两种不同方法求解一样，物理学家还可以从另一个方面证明暗物质不是寻常物质。物理学家计算表明，大爆炸产生的氢原子和氦原子核的比例是 10 : 1，这个比例还可以跟宇宙微波背景辐射的观测结果对上号 —— 宇宙创生中所有的核反应都在这里了。那也就是说，暗物质根本就没参与核反应！

目前所有的仪器都测不到暗物质。物理学家知道的四种相互作用，暗物质很可能除了引力之外，其他都不参与。

咱们想想这个东西。除了引力，我们在生活中，在原子核之外，所能感受到的所有“力” —— 我们能看到光、我们被什么东西打一下会疼，这些都是电磁力。可是暗物质不参与电磁力。

这就是说，你的房间里遍布着一种特殊粒子构成的气体。这种粒子可能比质子、中子都大很多，也很重。可是你摸不着它、看不到它，就算用上各种先进仪器，也完全感受不到它的存在。你任凭它在你的身体中穿过。

我们知道大爆炸以来，宇宙一直都在膨胀。在这个过程中有两种力量在对抗 —— 一种力量是引力，引力是把东西聚集到一起；另一种是膨胀，是要把东西分散开。

这两个力量如果平衡得不好，就不会有今天的日月星辰。引力太强，宇宙中的原子们刚刚出生就会都挤在一起；引力太弱，它们就不会有机会凝聚成恒星。

物理学家计算发现，我们已知的这些寻常物质的引力，原来根本对抗不了大爆炸的膨胀。原来非得依靠暗物质的陪伴，才有我们这个宇宙的今天。那到底需要多少暗物质，才能让宇宙膨胀成今天这个样子呢？

正好也是已知物质总质量的6倍。

由此得到，暗物质，完全是物理学家因为算数对不上，而认为必须存在的一种东西。但是我们至今对暗物质还没有任何直接的观测。

在物理学史上，这其实是司空见惯的局面。比如说十九世纪的时候，有人测量太阳光到达地球的能量，就发现太阳每时每刻产生的能量是非常巨大的。那太阳的能量来自哪里呢？太阳上到底要烧什么东西，才能产生这么大的能量呢？

当时的人还不知道核反应。甚至有人提出非常可笑的猜测，说太阳上烧的是煤！

但这个精神是一样的：我这里数字对不上，你那里必定有别的东西。

整理自万维刚的精英日课