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北京时间2017年11月30日，《自然》杂志在线发表了中国暗物质粒子探测卫星“悟空”号（DAMPE）的首批成果。 《自然》杂志的论文主要提到了三点：一、“悟空”卫星的电子宇宙射线的能量测量范围比起国外的空间探测设备（AMS-02, Fermi-LAT）有显著提高，拓展了我们观察宇宙的窗口。 二、 “悟空”卫星测量到的 TeV 电子的“纯净”程度最高（也就是其中混入的质子数量最少），能谱的准确性高。 三、 “悟空”卫星首次直接测量到了电子宇宙射线能谱在~1 TeV 处的拐折，该拐折反映了宇宙中高能电子辐射源的典型加速能力，其精确的下降行为对于判定部分（能量低于1 TeV）电子宇宙射线是否来自于暗物质起着关键性作用。 *图注：“悟空”卫星工作530天得到的高精度宇宙射线电子能谱（红色数据点），以及和美国费米卫星测量结果（蓝点）、丁肇中先生领导的阿尔法磁谱仪的测量结果（绿点）的比较。 而“悟空”号的数据表明，宇宙空间中存在着“质量为1.4万亿电子伏左右的新物理粒子”。科学家推测，它可能就是人们长期以来寻找的暗物质！ 这是继2015年12月17日 “悟空号”成功发射以来，中国人第一次用自己的卫星，在全世界首次可能发现了暗物质。 目前“悟空”卫星运行状态良好，正持续收集数据，一旦该精细结构得以确证，将是粒子物理或天体物理领域的开创性发现。 时隔近85年，由“暗物质之父”兹威基在1933年提出的猜想终于有机会被科学家捕捉到蛛丝马迹。 这位不太知名的天文学大师也应该像他的暗物质一样，重新被世人了解和发现。 兹威基推算并定义了“暗物质”，提出了超新星理论，还预言了中子星的存在，在宇宙学方面的成就，他只是稍稍落后于爱因斯坦。 他这一辈子发现了122颗超新星，这个记录一直到他去世后30年才被人超越，为了纪念这位伟大的天文学家，人们将兹威基的名字赋给了月球上的环形山和小行星。 然而，他却像是自己提出的“暗物质”一样，一直被人们忽视。 这或许是由于他古怪的性格，又傲娇又毒舌，甚至连引荐自己的伯乐密立根教授也不放过。 弗里茨·兹威基 兹威基生于保加利亚，他的父亲是当地著名的实业家，他们自家的房子就是父亲的公司建造的。 6岁那年，兹威基被送到了瑞士，送到了他祖父母住的地方学习商务，父亲希望作为长子的他能继承家业。 可兹威基却并不喜欢父亲给他指定的那条路，在苏黎世联邦理工学院就读的时候，他的生活就已经被数学和物理牢牢占据了。 兹威基放弃了对商务学习，转而修习了前沿的数学知识和实验物理学。 1922年，兹威基从苏黎世联邦理工学院毕业，拿到了博士学位。 3年后，在洛克菲勒基金会的资助之下，他去到了美国的加州理工学院，将与罗伯特·密立根一起工作。 密立根 密立根通过油滴实验测到了基本电荷量e，从而成为了1923年诺贝尔物理学奖的得主。 那时候的密立根已经是一位知名的物理学家，能得到他的引荐，不仅令人自豪也意味着能得到优厚的条件。 当兹威基得到了密立根的邀请，不是心存感激反而对密立根“出言不逊”。 兹威基在见到了自己的伯乐的时候，十分轻浮地对密立根说，他作为诺奖得主从未提出过什么好的想法。 爱因斯坦与密立根 密立根虽然心理气得不行，却仍然保持着教授应有的大度，提醒这个年轻人应该多反省自己而不是对他人指指点点。 听到密立根的话，兹威基轻笑了一声，“我一点也不用担心，反正我每隔两年就能想出一个新点子。” 密立根这下子被彻底激怒了，“好啊，那你去研究天文，我才不相信你两年就能有成果。” 兹威基接受了他的伯乐给他的考验，他投身到了天文学的怀抱，这一做就是一辈子。 威尔逊山是当时天文学的中心，那里有当时口径100英寸的天文望远镜，是世界上最大望远镜，因此许多天文学的重大发现都是源自威尔逊山。 埃德温·哈勃正是通过这台望远镜发现了星系的红移现象，进而提出了宇宙大爆炸学说。 威尔逊天文台 兹威基觉得，威尔逊山就像是“宇宙的中心”。 每当他站在加州理工学院的操场上，他总是能看到威尔逊山清晰的轮廓。 这让他想起了多山的瑞士老家，对威尔逊山也更亲近了几分。
事实证明，兹威基并不是个只会在别人面前嘴硬的人，他确实是个有足够智慧的天才。 1933年，在威尔逊山工作的第八年，他提出了一个现在的人们耳熟能详的概念——暗物质。
“遥远的星系团里有一些物质很独特，它们既不发光，也不吸收光、反射光、不参与各种相互作用……” 这些物质看不到摸不着，可它们有质量，它们真实存在于宇宙之中。 兹威基第一次提出了暗物质*的概念。 *注：事实上，暗物质不止存在，甚至其质量是宇宙中可见物质的6倍，占宇宙物质成分的24%，另外72%为暗能量。
大自然在嘲笑人类，它把宇宙的绝大部分藏了起来，可兹威基还是找到了。 1933年经济萧条之下，人们闲暇的时间倒是比以往都更多了，这给了兹威基更多的时间。 当时的他35岁，正沉迷星际无法自拔，将自己所有的注意力都放在了后发座星系团*上。 *注：后发座星系团是一个天文词汇，是已知最密集的星系团之一，其中包含了数千个星系。后发座星系团距地球并不算十分遥远，但由它所发出的光，还是要经过数亿年的时间才会到达我们这里。
后发座星系团 后发座星系团在狮子座附近，由1000多个大星系和3000多个小星系组成。 兹威基当时的目标很简单，就是测量并计算出星系团的质量而已。 当时的理论下，要测量星系团的质量有两种方法，一是通过“动力学质量”计算，二是通过“光度学质量”计算。
后发座 动力学质量需要的数据是各个星系之间的相对速度和平均速度，而光度学质量要求测量各星系的光度。 出于严谨的考虑，兹威基分别用两种方法计算了后发座星系团的质量。 正常情况下，当一个问题难免有多种解法，但最终的结果应该是大致相同的，所谓殊途同归。 可是出乎兹威基意料的是，两种测量方式得到的结果却截然不同，星系团的动力学质量竟然是光度学质量的160倍！
看着写满了数字和符号的草稿纸，兹威基默然无语，究竟是怎么回事呢？难道现行的运动定律在计算动力学质量的时候已不再适用？ 多次检查和校验后兹威基依旧确定自己的计算结果别无差错。 那么，就只剩下一个答案了，那99%下落不明的质量是由不可见的星系贡献的。 于是，“暗物质”的概念第一次在兹威基的脑子里构建起来。
可是对于当时的人们来说，要接受这样虚无飘渺猜想并不容易。 宇宙中明明有着那么多天体，已经超出了我们的想象。 兹威基却告诉人们这些东西在宇宙的质量划分中根本占不到多数，要人们相信宇宙中超过90%的东西根本看不到。 别说普通人了，就算是天文学家也不会接受这个痴人说梦般的猜想。
兹威基的新发现被彻底忽略了，“暗物质”的概念也被主流的天文科学家们扔进的尘封的地下室里。 比起兹威基的成果，他本人的恶名似乎传得更快一些。 兹威基有着卓越的才华和粗暴的性格，他总是咄咄逼人，气势汹汹。 当传道的牧师说“上帝说，要有光！便有了光”，他冷冷地补上一句，“而且，有了电磁场。” 即使是面对充满爱与包容的上帝，兹威基也不会收敛丝毫。
他经常把自己的同事比作“球形的垃圾”，为什么是球形呢？ “因为那些人从任何方向看过去都是垃圾”，他这样回答。 兹威基吓跑了很多同事，包括他的伯乐密立根教授，几乎所有了解他的同事都尽量避开他，以免自己的成果被他说成是“一堆无用的垃圾”。
幸好，并不是每个同事都无法忍受个性独特的兹威基。 沃尔特·巴德是一位德国的天文学家，1931年，巴德移民美国，进入了威尔逊天文台。 与兹威基的性格完全相反，在同事们眼里，巴德是个温和、谦逊、平易近人的人。 或许是因为互补的性格，自从巴德去到了威尔逊天文台，就和兹威基形影不离，惺惺相惜。
沃尔特·巴德 即便兹威基偶尔会因为巴德的德国血统戏谑地称呼其为纳粹，但两个人的关系却还是越发亲近。 彼时的兹威基因为暗物质的理论得不到承认，颇有些愤懑，巴德的出现让他将注意力投到了另一个全新的理论上。 1934年，兹威基和巴德在《国家科学院学报》上提出了“超新星”的概念，再次成为了学界的风云人物。 新星爆发，指的是在恒星演化的末期，突然爆发的一种现象。
普通新星在爆发的时候，光度会有几十万倍的增加，看上去仿佛宇宙中出现了新的星体一样。 而超新星，爆炸的时候增加的光度则可以增加千万倍，抛射出大部分质量，超新星最终会坍缩成一颗毫无生气的超致密残骸，也就是“中子星”。 比起看不见摸不着的暗物质，人们对于超新星的接受度高得多，毕竟能让古人凭肉眼就记录下的光亮实在是让人无法忽略。
在那之后，兹威基说服了加州理工大学，在威尔逊山东南方的帕洛马天文台上建起了口径48英寸的施密特望远镜。 施密特望远镜掀开了蒙在人们眼前的布，它对准星空，仿佛一门白色的大炮。 兹威基一次次将眼睛对准目镜，记录本里超新星的数量不断地增加。
1935年到1940年间，兹威基发现了14颗超新星，占人类发现的超新星总数的一大半。 到1974年兹威基去世，他在记录本上记下了122颗超新星，这个记录直到30年后才有人打破。 除了暗物质和超新星、中子星，兹威基还提出了重力透镜的说法，制定了用来估计遥远深空距离的标准烛光，发表了六卷综合性的星系和星系团目录。 可以说对天文学的发展有着举足轻重的作用了，可比起同期的天文学家，兹威基几乎没有得到身为教授应得的尊重。
这当然和他狂傲的性格有关系，他不止是怼自己的同事，对自己的学生也不放过。 在他的字典里，“学生”这个词等同于“小垃圾”。 甚至有学生找到杂志社，要求通过媒体揭发兹威基“对学生带有虐待性的苛刻要求”。 1974年2月8日，带着暗物质得不到承认的遗憾和122颗超新星发现者的荣誉，兹威基离开了人世。
直到2006年，在NASA的钱德勒X射线望远镜之下，“暗物质”终于现出了真身。 2007年，科学家们用电脑绘制出了暗物质的三维宇宙天图，人们才终于打消了对兹威基的怀疑。 如今，“悟空”号历时500余天观测传回的数据，为抓住“暗物质”的长期目标又提供了极其重要的线索。 虽然目前这些非常有价值的线索还不能作为抓住“暗物质”的实锤证据，但这的确是一个巨大的突破。 即便未来证实“悟空”号所发现的“质量为1.4万亿电子伏左右的新物理粒子”并不是人们期盼已久的“暗物质”，那也会是另一种足以震撼学界的全新发现。 ____________ 作者系网易新闻·网易号“各有态度”签约作者 |
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