本超星系團(tuán)，我們的銀河系也是其中的一部分

一切的“正常物質(zhì)”都是由原子組成的

　　　女天文學(xué)家魯賓的發(fā)現(xiàn)

　　于是茲威基的理論便漸漸被遺忘了——直到1970年代。此時一名美國女天文學(xué)家維拉·魯賓（Vera Rubin）無意間注意到，那些近距離星系的轉(zhuǎn)動情況并不符合傳統(tǒng)理論的預(yù)計(jì)。

　　在 我們的太陽系中，行星的運(yùn)行遵循著一條非常簡單的規(guī)則：距離太陽越遠(yuǎn)的行星，太陽對其施加的引力作用比較弱，于是它公轉(zhuǎn)的速度也就比較慢，因此它們一般都 需要很長的時間才能完成一圈公轉(zhuǎn)。因此符合邏輯的想法便是：這一基本理論當(dāng)然也應(yīng)該適用于恒星圍繞星系中心公轉(zhuǎn)的情況，也就是說那些距離星系中心比較遠(yuǎn)的 恒星，由于星系中心對其施加的引力影響較弱，因此它們的公轉(zhuǎn)速度應(yīng)該會比較慢一些。

　　然而令人意外的情況發(fā)生了——魯賓發(fā)現(xiàn)不管恒星距離星系中心有多遠(yuǎn)，它們圍繞星系中央公轉(zhuǎn)的速度都是一樣的！

　　這樣一來，那些位于星系外側(cè)較遠(yuǎn)的位置上，也因此受到星系中央引力作用比較弱的恒星就應(yīng)該會飛走才對，但這種情況卻并沒有發(fā)生——一定有某種東西存在在那里，阻止了星系的崩潰——茲威基早在30多年前就已經(jīng)注意到了這一點(diǎn)。

　　現(xiàn)在，天文學(xué)家們相信暗物質(zhì)是構(gòu)成我們宇宙的基本組成部分，并從宇宙誕生之初就起到了關(guān)鍵作用。在大約140億 年前宇宙誕生之初，宇宙經(jīng)歷了一段急劇膨脹的階段，也就是所謂的暴漲期，此后星系逐漸形成。然而，宇宙這樣的急劇膨脹卻并未將所有星系都甩到遙遠(yuǎn)的宇宙角 落里去。這正是因?yàn)榘滴镔|(zhì)起到了聚合劑的作用——盡管我們甚至都根本看不到它們的存在。因此，從某種意義上看，暗物質(zhì)和風(fēng)有點(diǎn)像——我們不能直接看到它， 但我們知道它確實(shí)存在，并且數(shù)量還不少：它占據(jù)了整個宇宙組成的25%。

　　或許有些讀者會感到困惑，因?yàn)橛袝r候我們會說暗物質(zhì)構(gòu)成了宇宙中所有物質(zhì)的80%。這是因?yàn)檎麄€宇宙中僅有大約30%的組成是物質(zhì)，在這其中絕大部分是暗物質(zhì)。而宇宙中剩下的那70%則不是物質(zhì)，而是能量。

星系NGC 2300，科學(xué)家們認(rèn)為它周圍被暗物質(zhì)圍繞

宇宙星系大尺度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（紅色）以及空曠的巨洞（藍(lán)色）

　　宇宙星系的大尺度結(jié)構(gòu)

　　1980年代，人類找到了暗物質(zhì)存在的一個確鑿證據(jù)。1981年，美國哈佛大學(xué)的一個由馬克·戴維斯（Marc Davis）博士領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了首次星系巡天。很快他們便意識到宇宙中的的星系并非均勻分布。用英國杜倫大學(xué)卡洛斯·弗蘭克（Carlos Frenk）博士的話來說，星系的分布絕非“像蛋糕周圍的糖衣”那樣均勻。

　　與之相反的，很多星系會聚集在一起形成巨大的集團(tuán)，每一個中都包含了成百上千個星系。而所有這些或細(xì)密或稀疏的分布形式便構(gòu)成了一張錯綜復(fù)雜的“宇宙之網(wǎng)”（cosmic web）。而科學(xué)家們認(rèn)為暗物質(zhì)正是維持這張巨大網(wǎng)絡(luò)存在的基礎(chǔ)。

　　對比，英國劍橋大學(xué)的卡洛琳·克勞福德（Carolin Crawford）作了非常通俗的比喻，她指出，換句話說，暗物質(zhì)實(shí)際上就構(gòu)成了這個網(wǎng)絡(luò)的骨架和核心，而我們所能看到的“普通物質(zhì)”就“懸掛”在這種骨架上。她說：“我們知道暗物質(zhì)必須存在于早期宇宙中。它對于物質(zhì)的聚集是至關(guān)重要的，在那之后便逐漸演化出現(xiàn)了我們今日所見的這種結(jié)構(gòu)?！?/p>

　　弗蘭克回憶，當(dāng)時這項(xiàng)有關(guān)星系集群與大尺度結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了轟動，他當(dāng)時的導(dǎo)師于是便督促他進(jìn)一步深挖，搞明白星系為何會出現(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)。而當(dāng)弗蘭克開始這項(xiàng)工作時，他發(fā)現(xiàn)有人走在了他的前面。在1980年，一個由魯比莫夫（VA Lyubimov）領(lǐng)導(dǎo)的蘇聯(lián)研究組提出了對于暗物質(zhì)本質(zhì)的可能解釋。他們認(rèn)為暗物質(zhì)可能是由中微子組成的。

　　這樣的想法有一定道理。中微子是“暗的”，它們就像是“幽靈粒子”，幾乎不與其他物質(zhì)發(fā)生相互作用。科學(xué)家們認(rèn)為全宇宙中所有的中微子加在一起，它們具有的質(zhì)量或許可以解釋暗物質(zhì)的引力影響。

　　但這一理論存在著一個問題，那就是：中微子是“熱的暗物質(zhì)”，這就意味著它們“身材非常輕盈”，因此可以移動地非?？?。而當(dāng)弗蘭克模擬一個充斥著這種“熱的暗物質(zhì)”的宇宙時，他發(fā)現(xiàn)根本行不通。

　　弗蘭克表示：“讓我們倍感失望的是，我們發(fā)現(xiàn)一個基于這種熱的暗物質(zhì)的宇宙看起來與真實(shí)的宇宙相差太遠(yuǎn)?！彼f：“那個宇宙看上去很美，但卻并不是我們生活其中的這個宇宙。在那個宇宙中存在著極其巨大的星系集團(tuán)，而我們知道這樣的情況在真實(shí)宇宙中是不存在的?！?/p>