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宇宙里有种东西占了八成却让我们永远看不见它

看完这篇你会知道暗物质为什么占宇宙八成却让所有探测器束手无策,以及它如何撑起整个宇宙的骨架

你家里的空气你看不见,但你知道它在——因为风吹来了,因为蜡烛的火苗会晃。暗物质就是这样一种东西:它不发光、不反光、穿过你的身体就像你不存在,可整个宇宙,有将近85%的物质都是它。剩下那15%,才是你、地球、太阳、所有星系——我们能看到的一切。

宇宙转得"太快",暴露了一个大秘密

故事要从星系的旋转说起。你可以想象一个大转盘,转盘中间重、边缘轻,那边缘应该转得慢——就像太阳系里,离太阳越远的行星转得越慢。可天文学家用望远镜观测星系时,发现边缘的星星转得飞快,根本不按这个规律来。这就好比你看到一辆自行车,车轮的轮圈比轮毂转速还高,你会觉得:这不对,这里面一定藏着什么。

科学家算了一遍又一遍,结论只有一个:这些星系外围必定还有大量"看不见的质量"在用引力拉着那些星星高速旋转,就像一只无形的手在外面压着转盘让它转起来。这团看不见的质量,就是暗物质。它不发任何光,不吸收任何光,探测器对它毫无反应——但它的引力,真实存在。

为什么我们的眼睛和仪器都抓不住它

我们看到东西,靠的是光。光碰到物体,反弹回来,进入眼睛,我们就看见了。暗物质不玩这套——光子遇到它,直接穿过去,就跟暗物质不存在一样。不只是光,连电磁信号、无线电波,全都拿它没辙。现在科学家用来探测暗物质的方法,本质上只有一招:盯着引力。比如用"引力透镜"——光在经过大质量天体旁边会被弯折,就像放大镜弯折光线。如果一片"空无一物"的区域,背后的星光莫名其妙弯了,那就说明那里有大量看不见的东西在弯曲空间。

暗物质还有一个让人抓狂的特性:它只参与引力,几乎不参与其他任何作用。普通物质会碰撞、会发热、会发光,因为粒子之间存在电磁力。暗物质粒子之间、暗物质与普通物质之间,就像两列火车各走各的轨道,互不干涉,穿过彼此就当不认识。此刻就有数亿个暗物质粒子正在穿过你的手,你感觉不到任何东西。

那我们为什么还要费心研究它

因为没有暗物质,宇宙就"散架"了。星系之所以能聚在一起,而不是在宇宙大爆炸后四散飞开,正是因为暗物质的引力充当了"骨架"。它的分布,决定了宇宙里哪些地方能形成星系、哪些地方是空旷的虚空。我们整个宇宙的结构——那张由星系丝线织成的大网——背后都是暗物质在撑着。不搞清楚它,就相当于看着一栋大楼,却完全不知道里面的钢筋是怎么排的。

目前全世界最聪明的物理学家,正在深深的地下实验室里(为了屏蔽宇宙射线)用极度灵敏的探测器等待暗物质粒子偶尔"撞"一下普通原子核——几十年了,还没等到。也许暗物质不是某种粒子,而是我们对引力本身的理解还差了点什么——宇宙最大的谜,答案依然在等人揭晓。