暗物質(zhì)假說(shuō)是怎么產(chǎn)生的

Dan Hooper　黃京一

暗物質(zhì)的故事發(fā)端于1933年。

當(dāng)時(shí)，聰明又古怪的加州理工學(xué)院天體物理學(xué)家茲維基（Fritz Zwicky）發(fā)現(xiàn)了后發(fā)星系團(tuán)的一些奇異之處：盡管其中的星系看似以引力作用相互束縛，但從它們很高的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)看，星系團(tuán)將不可避免地分崩離析。然而后發(fā)星系團(tuán)卻并未瓦解。

難道這個(gè)遙遠(yuǎn)星系團(tuán)中的恒星比我們星系的恒星更重？或者宇宙中并不處處適用相同的物理定律？盡管看到星系團(tuán)解體的可能性微乎其乎，難道我們看到的恰恰就是這一時(shí)刻？在考慮了各種可能性以后，茲維基推斷，如果假定后發(fā)星系團(tuán)中存在大量的不可見(jiàn)物質(zhì)，這個(gè)難題就可以迎刃而解。

隨著這個(gè)想法的提出，暗物質(zhì)假說(shuō)應(yīng)運(yùn)而生。

自上世紀(jì)30年代以來(lái)，關(guān)于宇宙中存在大量不可見(jiàn)物質(zhì)的假設(shè)獲得了很多觀測(cè)支持。茲維基關(guān)于后發(fā)星系團(tuán)的論文，當(dāng)時(shí)并未說(shuō)服大多數(shù)科學(xué)家，但到了上世紀(jì)70年代末期，暗物質(zhì)存在的證據(jù)已經(jīng)相當(dāng)有說(shuō)服力，使得天文界中很大一部分學(xué)者轉(zhuǎn)而承認(rèn)確實(shí)存在著一個(gè)“失蹤質(zhì)量問(wèn)題”?？茖W(xué)家們目前估計(jì)，宇宙中六分之五的質(zhì)量屬于暗物質(zhì)。

關(guān)于“失蹤質(zhì)量”是由什么構(gòu)成的，有很多種猜測(cè)，其中包括各類奇異的恒星，這些恒星過(guò)于暗弱，難以用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到。不過(guò)對(duì)白矮星、中子星及其他暗弱天體的搜索，并未發(fā)現(xiàn)足以解決問(wèn)題的數(shù)量。最近的搜索也排除了暗物質(zhì)是由行星、褐矮星及大質(zhì)量黑洞構(gòu)成的想法。不過(guò)，無(wú)論暗物質(zhì)到底是什么，它都不是由原子構(gòu)成的，或者任何已知的其他物質(zhì)形式。