暗物質~人類的智慧~逆天而生22

07-01

人類所知的物質，質量主要由組成物質的質子，中子組成，這種普通物質被稱為重子物質。上世紀30 年代，瑞士天文學家茲威基對距地球3.2億光年的后髮座星系團進行觀測時發現，這個擁有3000個星系（一個星系相當於一個銀河系），直徑2000萬光年的星系團的質量，用兩種不同的方法「力學質量」法和「光度質量」法，測量該星系團的質量時，測量出的力學質量是光度質量的400倍，而兩個質量本身應該是相同的，因為測量的是同一星系團的質量。茲威基據此認為，在該星系團內有著光度測量所看不到的巨大質量，那些未知的擁有巨大質量的物質，被命名為「暗物質」。通過計算暗物質在宇宙中比可見物質，也就是由質子，中子組成的重子物質的5倍。由於暗物質巨大的質量產生的巨大引力才能拉住星系使之留在星系團中，如果沒有暗物質的巨大引力，所有的星系團早四分五裂了。

上世紀80年代，美國天文學家薇拉.魯賓等科學家對許多星系的旋轉曲線進行詳細觀測研究，證明了除了在星系中心附近的發光物質以外，在遠離中心甚至在星系暈中還有大量的暗物質存在。

在天文學家觀測到的引力透鏡現象中，也可以觀測出大量的暗物質存在的證據。暗物質在宇宙大尺度結構比如恆星，星系，星系團的形成過程中起到重要的作用。結構的形成主要發生在宇宙演化到以物質為主的時代，這時期的暗物質可以有效的在引力的作用下成團，形成星系，星系團。天文學對暗物質特性總結為：暗物質的基本粒子質量大，作用弱，壽命長，因此暗物質又被稱為「冷暗物質」。

暗物質在天文觀測中已被反覆驗證證明其真實存在，但在物理上還未找到暗物質的存在，暗物質只有引力，而不存在其它三種基本力，暗物質的這種物理學特性至今沒有找到所對應的物質。

我們通常所說的重子物質（普通物質）並不等同於發光物質，重子物質包括發光的恆星和發光氣體，也包括幾乎不發光的晚期恆星和不發光的氣體等等。根據宇宙大爆炸學說，宇宙原初核成分析，宇宙中普通物質（重子物質）的總質量，約佔宇宙質量的百分之4。而暗物質的質量是普通物質的5-6 倍。而宇宙總質量除了物質與暗物質之外，還有百分之70左右的缺口，那就是加速宇宙膨脹的「暗能量」。2010年證明宇宙在加速膨脹被證實，獲得2011年諾貝爾物理學獎。下期我們介紹「暗能量」。

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