偷窥狂与暗物质
對樓的小姐姐是個變態
天天拿望遠鏡偷窺我
不行，我得守好自己的秘密
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從某種意義上說，天文學家干的事兒和偷窺者差不多，他們都是充滿好奇心地觀察一些東西。
也許最大區別的是，天文學家看的東西更多、看的時間更長，而且看得非常非常用心。
所以天文學家發現的結果，比偷窺鄰居可刺激多了……?
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0. 前言
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咱們今天繼續說尼爾·泰森的《給忙碌者的天體物理學》
?物理學家知道的很多事兒。
今天要說的是一個物理學家還不完全知道，但是做夢都想知道的事兒。?
在望遠鏡剛剛出來的時候，它的放大倍數很低，既沒有軍事用途也沒有科學用途。
最早的望遠鏡被稱為“偷窺鏡”，因為人們買望遠鏡主要是為了偷窺鄰居。
當然偷窺這個行為是很猥瑣，但是這也取決于你觀察鄰居的時候，到底看了什么、看了多長時間，和你看的時候有多用心。
我就聽說過有人通過偷窺洞察了人性，還出了書，更新了世人的三觀。
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從某種意義上說，天文學家干的事兒和偷窺者差不多，他們都是充滿好奇心地觀察一些東西。
也許最大區別的是，天文學家看的東西更多、看的時間更長，而且看得非常非常用心。
所以天文學家發現的結果，比偷窺鄰居可刺激多了。
?而今天這個內容就好比說，你發現有些鄰居的行為，實在太怪異了
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1. 少了很多東西
滿天星斗并非是雜亂無章的。
古人的思路是把星星劃分成“星座”，而今天的天文學家對星星之間的關系看得更清楚，他們的劃分思路是“星系”和“星系團”。
我們這個太陽，就處在“銀河系”這個星系之中。從地球上看，銀河是帶狀的——
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但是如果你能換個遠方太空中居高臨下的視角，銀河系其實是盤狀的。
它有若干條螺旋臂，太陽就位于銀河系的某個不起眼的螺旋臂的某個不起眼的位置。
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每個星系中可能有千億、甚至萬億顆恒星。就好像行星圍繞恒星轉一樣，星系中的恒星也繞著星系的中心轉
—— 這當然是因為星系內部這一大堆恒星集合在一起，給外面的恒星提供了一個向內的引力。
像銀河系這樣的星系，宇宙中至少有千億個。星系們又組成星系團，然后每個星系都繞著它所在星系團的中心轉。
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在星系中間那廣闊的空曠地帶，其實也有很多物質，包括矮星系、不屬于任何星系的孤單恒星、星系間氣體等等。
但是總體來說，結構就是這樣。
如果你把宇宙想象成一個國家，星系團就好像是城市，這些城市就好像一個一個的島嶼散布在宇宙之中。
天文學家看著這些星系和星系團，實在著迷。
1937年的時候，天文學家弗里茨·茲威基（Fritz Zwicky）仔細觀察了一個星系團，叫“后發座星系團”。茲威基選擇了后發座星系團里的幾個星系，測量了這些星系繞著星系團旋轉的移動速度。茲威基發現，這些星系的速度都太快了。
咱們可以做個實驗體會一下。你拿一根比較長繩子，比如說耳機線吧，抓住一端快速甩動，讓繩子繞著你手指旋轉。很明顯，轉動速度越快，你的手指就要越用力。如果轉動速度特別快以至于你的手抓不住了，這個繩子就會飛出去。地球繞著太陽轉也是這個道理，中心提供的引力越大，能支持的旋轉速度就越大。
星系繞著星系團中心轉，也是這個道理。茲威基估算了后發座星系團內部大概有多少星系，這些星系總共有多大的質量，能提供多大的引力。
他發現這個引力根本支撐不了外面星系旋轉的速度！那么高的速度，那幾個星系都應該被甩出去才對！
茲威基非常相信自己的計算，他據此判斷，星系團內部必定還有一些我們看不到的物質，提供了多余的引力。
此后天文學家們陸續考察了別的星系團，結果每個星系團都有這個現象。
到了1976年的時候，一個叫薇拉·魯賓（Vera Rubin）女天文學家又把目光對準了恒星圍繞星系的轉動。首先她注意到，在一個星系的可見部分之中，越往外的恒星，旋轉速度就越快。這個是可以理解的，越往外的恒星，它里面的恒星就越多，能提供的引力就越大。
然后魯賓在星系的最邊緣找了幾個恒星，結果發現這幾個恒星也是越往外速度越快。這就不對了，因為從這里再往外，就已經沒有多少恒星給它們提供更多的引力。
不論星系繞著星系團轉，還是恒星繞著星系轉，轉速都比天文學家計算的快得多。
咱們打個比方。這就好像你密切觀察你家的鄰居，你詳細記錄了每一個人的出行情況，發現他們平時都不出門，只在周末出去買點食物回來吃。你仔細測量了他們每周末買回來的食物都有什么，總共能提供多少熱量，結果你發現這些買回來的東西根本不夠一家人吃一周。
那這一家人是怎么生存的呢？
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2.黑暗的物質
最合理的解釋，就是鄰居吃了一些你看不到的東西。物理學家把提供多余引力的東西，稱為“暗物質”。
計算表明，想要維持那么高的速度，暗物質不但要提供多余引力，而且必須提供很多很多引力才行
—— 暗物質的總質量，必須是已知物質總質量的6倍。
考慮到暗物質，我們銀河系的圖像應該是這樣的
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整個星系被一層厚厚的暗物質包圍。暗物質在星系中間比較濃，遠離星系的地方慢慢變淡。因為我們的太陽系只是整個星系中間的一小塊區域，行星和衛星都太小，運動不會受到暗物質影響，我們沒感覺到。但是考察星系邊緣那些恒星的運動，影響就非常明顯了。
?暗物質到底是什么東西呢？我們的第一反應，也許暗物質就是一些比較“暗”的正常物質，因為太暗了我們沒看到而已。
而物理學家已經排除了這種可能性。咱們先一個一個地數。
暗物質是黑洞嗎？
黑洞其實是可以探測到的。黑洞在很小的區域內產生很大的引力，周圍星體會繞著黑洞轉，我們一看那些星體的軌道，就知道中間有個黑洞。
暗物質是星際間的氣體云嗎？
也不是。遙遠的星光穿過氣體云，會受到影響，但我們沒有發現到這種影響。
暗物質有沒有可能是一些散布在空間沒有恒星“主人”的流浪行星呢？
這也不太可能。你要知道，我們太陽系總重量的4/5在太陽上，而不是行星上 —— 宇宙中不太可能是行星集中那么大比例的質量。
就好像中學生解數學題要用兩種不同方法求解一樣，物理學家還可以從另一個方面證明暗物質不是尋常物質。
物理學家計算表明，大爆炸產生的氫原子和氦原子核的比例是 10 : 1，這個比例還可以跟宇宙微波背景輻射的觀測結果對上號
—— 宇宙創生中所有的核反應都在這里了。
那也就是說，暗物質根本就沒參與核反應！
目前所有的儀器都測不到暗物質。物理學家知道的四種相互作用，暗物質很可能除了引力之外，其他都不參與。
咱們想想這個東西。除了引力，我們在生活中，在原子核之外，所能感受到的所有“力” —— 我們能看到光、我們被什么東西打一下會疼，這些都是電磁力。可是暗物質不參與電磁力。
這就是說，你的房間里遍布著一種特殊粒子構成的氣體。這種粒子可能比質子、中子都大很多，也很重。可是你摸不著它、看不到它，就算用上各種先進儀器，也完全感受不到它的存在。你任憑它在你的身體中穿過。
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3.各種可能性
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早睡早起就是宇宙和諧的真正奧義！！！ ?
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總結
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