“隐形人”暗物质
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宇宙中存在着一个巨大的奥秘——一些我们用手摸不着、用望远镜看不见、甚至很多仪器也探测不到的东西。就好像披上了一件隐形衣，神秘的它藏匿于宇宙中，它是什么呢？它被称为暗物质。
我们知道的大部分事物都是能被观察到的，并且都是由原子构成的，我们是由原子构成的，地球也是，而且所有物质都有一定的质量。
早在1933年，一位名叫弗里茨·兹威基的天文学家研究了星系的运动方式。他发现了很多无法解释的地方，比如说，他所能看到和测量到的所有物质质量产生的引力无法将星系束缚住，也就是说，我们所能看到的质量不够了。于是，他认为必须有某种神秘的、看不见的物质来弥补这一空缺，因此，他称其为暗物质。
打个比方，假如你有一个5公斤重的箱子，你放些石头在里面，现在把箱子放到秤上，显示的重量是10公斤，是什么造成了这种差异？是那些石头，但我们看不见，因为石头被塞进了箱子里。现在，把箱子看作宇宙，而那些石头就是我们看不见的暗物质。
所有由原子构成的物体，都会根据其所含物质的多少而相互吸引，这就是引力的作用，这也是为什么一个质量小的物体，比如砸中牛顿的苹果，会向一个质量很大的物体坠落（比如地球）的原因。
上世纪五六十年代，当天文学家开始测量螺旋星系的旋转时，他们又有了一个困惑。按照常理，星系中心的恒星会比边缘的恒星移动得更快，因为中心的可见物质更集中；相反，他们测量到的却是星系边缘的恒星与星系中心的恒星有着相同的旋转速度。这一现象首先在银河系被观测到，随后，对其他几个星系的恒星进行的测量也证实了这一现象。
所有这些结果的含义都指向了两种可能性；第一，我们对引力的理解错了，但几个世纪以来，牛顿定律经受住了许多考验，这似乎不太可能。再或者，星系包含了一种看不见的物质形式，它们是造成这种奇怪现象的原因。
就这样，暗物质的神秘面纱被逐渐揭开。更为惊人的是，我们能看到的物质只占宇宙的一小部分，而宇宙的很大一部分其实都是由所谓的暗物质组成的。然而，没有人知道暗物质是由什么构成的，通过很多研究，我们只知道它不能吸收、发射或反射光线，因为没有任何科学仪器可以直接探测到它。
科学家们认为，大多数暗物质是某种未知的亚原子(比原子还小)粒子，它与正常物质的相互作用非常微弱。但看不见并不意味着它没用，就像之前提到的，引力让星系粘在一起，既然暗物质是已知物质质量的很多倍，这足以证明，星系之所以可以形成，很大程度上是暗物质的功劳，如果没有了暗物质，星系中的天体们可能早就不知飞向何方了。
作者：董依明
审稿：于颖卓，中科院地理科学与资源研究所博士
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