宇宙中的暗物质到底有多厉害（暗物质的故事大概是宇宙学中最奇怪的）

暗物质的故事大概是宇宙学中最奇怪的一章。回到20世纪30年代，加利 福尼亚工学院的瑞士天文学家费里茨•兹维基

（Fritz Zvvicky)注意到，后发座星系团的星系运动不遵照牛顿重力定律。他发现，这些星系运动得太快，根据牛顿 运动定律它们应当飞离开来，星群应当解散。他想，能让后发星座星系群聚在一 起而不是飞离的唯一办法，是星群的质量要比望远镜看到的大几百倍。要么是 牛顿定律在极大的距离时多少有些不正确，要么是在后发星座星系群中有巨大 的看不见的物质将它们聚集在一起。

第二，有一个兹维基(Zwicky)的个性和一个天文学家如何对待“外人”的问 题。兹维基（Zwicky)是一位空想家，在他的一生中常常被嘲笑或忽视。1933 年，他和沃尔特•巴德（Walter Baade) —起杜撰了“超新星”这个词，并正确地预 计到直径大约14英里(22. 53千米）的小中子星将是一颗爆炸星星的最终的残 迹。这个想法太怪了，

以至在1934年1月19日《洛杉矶时报》的漫画中受到嘲 笑。有一小组顽固的天文学家使他非常愤怒，他认为他们排斥他、不承认他、偷 窃他的思想，用直径100到200英寸的望远镜来放大诋毁他。（在他1974年死 前不久，他自己出版了一个星系的目录。目录开头的标题是：“提醒美国天文学 的主教和献媚者。”这篇论文尖锐地批评那些所谓的天文学精英的排外做法，将 像他这样的持不同意见者排斥在外。他写道：“今天的献媚者和彻头彻尾的小 偷，特别是在美国的天文学界，似乎是肆无忌惮地盗窃持不同意见者和非遵逢者 的发现和发明。”他把这些人叫做“天体私生子”，因为“无论你怎么看，他们都是 私生子”。当为中子星的发现而颁发的诺贝尔奖忽略了他而授予别人时，他感 到非常愤怒。）

1962年，天文学家维拉•鲁宾

（Vera Rubin >再次发现这个奇怪的银河运动 的问题。她研究了银河系的旋转，发现了同样的问题。她也受到类似的天文学 界的轻视。通常，行星离太阳越远它跑得越慢，离得越近它跑得越快。这就是为 什么水星以速度之神命名的原因，它离开太阳最近跑得最快。为什么冥王星的 速度比水星慢10倍呢？因为它离开太阳最远。然而，当维拉•鲁宾（Vem Rubin)分析我们星系中的蓝星时，她发现这些星星以同样的速率绕星系旋转，不管它们离开星系中心有多远（叫做平直的旋转曲线），因此违背了牛顿力学的概 念。事实上，她发现银河系旋转得如此之快，按理应该飞出去。但是大约丨00亿 年来，这个星系十分稳定。为什么旋转[ttl线是平的成了一个秘密。为保持这个 星系不分解，它必须比当前科学家想象的重10倍。显然，银河系90%的质量丢 失了！

维拉•鲁宾（Vem Rubin)被忽视了，部分原因是她是一位妇女。她有些痛 苦地回忆到，当她申请去斯沃斯莫尔（Swarthmore)学院读科学专业，并礼貌地告 诉招生负责人说她喜欢绘画时，会见者说：“你有没有考虑过绘制天体美景这个 职业呢?”她回忆说这句话成了我们家的一句时髦用语，不管什么事情、什么 人错了，我们都会说你有没有考虑过绘制天体美景这个职业呢?”

当她告诉她的高中物理老师她被接受去瓦瑟（Vassar)读书时，他回答：“只 要你不沾科学的边，就不会有什么问题。”(她后来回忆道对待这样的事情，需 要自尊才不至于被压垮。”）

毕业后，她申请并被接受去哈佛大学，但她没有去，因为她和一位化学家结 婚了，跟她丈夫去了科内尔（Cornell)。（她得到哈佛大学的一封回信，信底有一 行手写的话该死的妇女！每当我得到一位好的学生，一切都准备好后，她又 跑了、结婚了。”）近来，她参加了在日本召开的一次天文学会议，她是与会的唯 一妇女。她承认很长一段时间以来，我一讲这些故事就不得不哭，因为在一 整代人中，可怕的命运没有改变。”

然而，在她的仔细工作和其他人的工作的影响下，天文学界开始相信丢失质 量问题。到1978年为止，鲁宾（Ruhin)和她的同事考察了 11个螺旋星系。这些 星系都旋转得太快，根据牛顿定律不能聚在一起。同一年，荷兰射电天文学家艾 伯特•博斯马（Albert Bosma)发表了迄今为止最完整的几十个螺旋星系的分析。 几乎所有这些星系呈现同样的反常行为。这似乎最终使天文学界信服暗物质的 确存在。

对这个令人烦恼的问题的最简单的解释方法，是假定这些星系被不可见的 光环包围，光环所包含的物质比星星本身大丨0倍。自那时以来，已开发出更完 善的测量这些不可见物质存在的手段。给人印象最深的办法是测量光线通过这 些不可见物质发生的扭曲。像你的眼睛的镜片一样，暗物质也能使光线弯曲。 (因为它的巨大质量和由此产生的巨大重力。）近来，通过用计算机仔细分析哈 勃空间望远镜的照片，科学家能够构造整个宇宙暗物质分布图。

科学家一直在热烈地探讨暗物质是由什么构成的。有些科学家认为暗物质 也许是由普通物质构成的，不同的是它非常暗淡（即由几乎不可见的褐色矮星、 中子星、黑洞组成）。这样的物体由“重物质”集合在一起，即由熟悉的重子（如 中子和质子）构成。这些物体全都叫做MACHOs(重的紧凑的光环物体的缩写， Massive Compact Halo Objects) 0

另一些人认为，可能暗物质是由非常热的非重子物质，如中微子（叫做热的 暗物质）构成。然而，中微子运动太快，不能解释在自然界看见的大量暗物质和 星系。还有一些人认为，暗物质是由完全新型的叫做“冷暗物质”，或弱相互作 用重粒子（WIMPS,weakly interacting massive particles)构成的，它们是解释大多 数暗物质的主要候选人。