本超星系团，我们的银河系也是其中的一部分

一切的“正常物质”都是由原子组成的

　　女天文学家鲁宾的发现

　　于是兹威基的理论便渐渐被遗忘了——直到1970年代。此时一名美国女天文学家维拉·鲁宾(Vera Rubin)无意间注意到，那些近距离星系的转动情况并不符合传统理论的预计。

　　在 我们的太阳系中，行星的运行遵循着一条非常简单的规则：距离太阳越远的行星，太阳对其施加的引力作用比较弱，于是它公转的速度也就比较慢，因此它们一般都 需要很长的时间才能完成一圈公转。因此符合逻辑的想法便是：这一基本理论当然也应该适用于恒星围绕星系中心公转的情况，也就是说那些距离星系中心比较远的 恒星，由于星系中心对其施加的引力影响较弱，因此它们的公转速度应该会比较慢一些。

　　然而令人意外的情况发生了——鲁宾发现不管恒星距离星系中心有多远，它们围绕星系中央公转的速度都是一样的！

　　这样一来，那些位于星系外侧较远的位置上，也因此受到星系中央引力作用比较弱的恒星就应该会飞走才对，但这种情况却并没有发生——一定有某种东西存在在那里，阻止了星系的崩溃——兹威基早在30多年前就已经注意到了这一点。

　　现在，天文学家们相信暗物质是构成我们宇宙的基本组成部分，并从宇宙诞生之初就起到了关键作用。在大约140亿 年前宇宙诞生之初，宇宙经历了一段急剧膨胀的阶段，也就是所谓的暴涨期，此后星系逐渐形成。然而，宇宙这样的急剧膨胀却并未将所有星系都甩到遥远的宇宙角 落里去。这正是因为暗物质起到了聚合剂的作用——尽管我们甚至都根本看不到它们的存在。因此，从某种意义上看，暗物质和风有点像——我们不能直接看到它， 但我们知道它确实存在，并且数量还不少：它占据了整个宇宙组成的25%。

　　或许有些读者会感到困惑，因为有时候我们会说暗物质构成了宇宙中所有物质的80%。这是因为整个宇宙中仅有大约30%的组成是物质，在这其中绝大部分是暗物质。而宇宙中剩下的那70%则不是物质，而是能量。

星系NGC 2300，科学家们认为它周围被暗物质围绕

宇宙星系大尺度网络结构(红色)以及空旷的巨洞(蓝色)

　　宇宙星系的大尺度结构

　　1980年代，人类找到了暗物质存在的一个确凿证据。1981年，美国哈佛大学的一个由马克·戴维斯(Marc Davis)博士领衔的团队进行了首次星系巡天。很快他们便意识到宇宙中的的星系并非均匀分布。用英国杜伦大学卡洛斯·弗兰克(Carlos Frenk)博士的话来说，星系的分布绝非“像蛋糕周围的糖衣”那样均匀。

　　与之相反的，很多星系会聚集在一起形成巨大的集团，每一个中都包含了成百上千个星系。而所有这些或细密或稀疏的分布形式便构成了一张错综复杂的“宇宙之网”(cosmic web)。而科学家们认为暗物质正是维持这张巨大网络存在的基础。

　　对比，英国剑桥大学的卡洛琳·克劳福德(Carolin Crawford)作了非常通俗的比喻，她指出，换句话说，暗物质实际上就构成了这个网络的骨架和核心，而我们所能看到的“普通物质”就“悬挂”在这种骨架上。她说：“我们知道暗物质必须存在于早期宇宙中。它对于物质的聚集是至关重要的，在那之后便逐渐演化出现了我们今日所见的这种结构。”

　　弗兰克回忆，当时这项有关星系集群与大尺度结构的发现引发了轰动，他当时的导师于是便督促他进一步深挖，搞明白星系为何会出现这样的结构。而当弗兰克开始这项工作时，他发现有人走在了他的前面。在1980年，一个由鲁比莫夫(VA Lyubimov)领导的苏联研究组提出了对于暗物质本质的可能解释。他们认为暗物质可能是由中微子组成的。

　　这样的想法有一定道理。中微子是“暗的”，它们就像是“幽灵粒子”，几乎不与其他物质发生相互作用。科学家们认为全宇宙中所有的中微子加在一起，它们具有的质量或许可以解释暗物质的引力影响。

　　但这一理论存在着一个问题，那就是：中微子是“热的暗物质”，这就意味着它们“身材非常轻盈”，因此可以移动地非常快。而当弗兰克模拟一个充斥着这种“热的暗物质”的宇宙时，他发现根本行不通。

　　弗兰克表示：“让我们倍感失望的是，我们发现一个基于这种热的暗物质的宇宙看起来与真实的宇宙相差太远。”他说：“那个宇宙看上去很美，但却并不是我们生活其中的这个宇宙。在那个宇宙中存在着极其巨大的星系集团，而我们知道这样的情况在真实宇宙中是不存在的。”

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