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它就像“上帝”一般掌控着宇宙,没有它我们眼前的一切都不复存在

 崔竣豪 2016-06-10

引力和物质密切相关,物体越大,就会对它周围的一切施加更大的拉力。引力将原子核原子吸在一起,将粒子和粒子吸引在一起,构建出恒星,星云,星系,我们今天所见宇宙的一切组件。但引力有利有弊,引力太大,初期的宇宙就永远无法离开起跑点,如果扩张太慢,宇宙就又会崩塌成另一个奇异点,也就会没时间创造出星系,行星和人。因此我们住在一个平衡的宇宙中,我们所住的宇宙持续存在的时间足以让我们出现,扩张的速度也缓慢到能让我们有形成的时间。它就像“上帝”一般掌控着宇宙,没有它我们眼前的一切都不复存在宇宙已经存在了137亿年,这得归功于引力和扩张力这两股相对的力量,但这平衡的态势有多稳定呢?我们宇宙中的物质数量是否刚好能够避免扩张失控或毁灭性的崩塌?

1920年代,科学家做了一番计算,结果令人忧心忡忡。物质越多,引力就越大,如果物质太多造成一个很密集的宇宙,说不定宇宙就会开始再度崩塌;但如果物质太少,宇宙又会冻死。那么两者间的临界密度是多少呢?大约是每立方公尺有五个氢原子,这就是临界点。如果放的原子超过五个,那么宇宙就会开始崩塌,如果原子少于五个,那么宇宙就会继续膨胀,如果我们认为宇宙维持平衡就像在走钢索一样,那么临界密度的问题让我们知道这钢索就像剃刀那么薄。

但之后天文学家做了进一步的测量后,他们对结果感到比较乐观。宇宙看来包含着数量刚好的物质,因此能维持临界密度。越来越多间接证据和理论显示宇宙正好在分界线上,也就是介于崩塌和永远扩张的两种状况中间,而我们正在扩张的边缘上惊险地摇晃着。

宇宙像在走钢索般地维持着平衡,往任何一边都会导致提早灭绝,不是会因为空间时空扩张而导致大冻结,就是因为引力胜过扩张力面临大崩塌。40多年前,科学家相信我们会永远在这些结果之间保持平衡,但如今事情有了极大的变化,因为我们发现了40年前我们不知道的东西。

1970年代时,天文学家大吃一惊,某个无法用望远镜看到的未知物质形态让我们发现宇宙中的物质比我们想象中还多,而且不只多一点点,而是五倍。当时天文学家以为引力来自恒星,还有我们能看到的物体,但现在我们发现这种天真的想法错了。

它就像“上帝”一般掌控着宇宙,没有它我们眼前的一切都不复存在天文学家在研究我们宇宙类似钟表的特质时发现,太阳的巨大引力使得地球和其他行星维持着微秒的环形运动,太阳的质量控制它们绕行轨道的速度。如果质量更大,这些行星就会以更快的速度绕行轨道,如果更小,行星就得花更多时间才能绕弯一周。

星系的运行也像钟表一样。中心的巨大质量让外围的恒星像行星般沿着环形轨道绕行,天文学家对这些银河系中心轨道作出精确的测量,当时就是1970年代,测量结果改变了一切。那些星系旋转得太快,快到甚至在中间造成超大质量黑洞,星系有十分之九质量都不见了。按理说,星系应该会分崩离析,按理说地球甚至早在数十亿年前就该被抛到星系空间里,我们应该没有银河系的,然而我们的宇宙充满了星系。它就像“上帝”一般掌控着宇宙,没有它我们眼前的一切都不复存在一定有另外一种巨大的引力来源把星系结合在一起,但 不管天文学家把他们的望远镜对准哪里,他们什么都看不到,没有微光,没有阴影,无论这种新的物质是什么,它都不会发光,不会反光,也不会阻挡光,天文学家称它为暗物质。

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