天文學家通過暗物質對其他物體(ti) 的引力效應間接繪製了暗物質的分布地圖

　　你知道宇宙最大的奧秘是什麽(me) 嗎？要回答這個(ge) 問題，我們(men) 就得從(cong) 宇宙學的基礎開始。宇宙學是對整個(ge) 宇宙的研究，並且延伸至探討人類在宇宙中的地位。再細分下去，我們(men) 會(hui) 進入物理宇宙學的領域，這是研究宇宙大尺度結構和宇宙形成及演化等基本問題的學科，天體(ti) 物理學在這門學科的發展中起到了核心作用。

　　那麽(me) ，如果我們(men) 想創造出一個(ge) 宇宙，需要哪些東(dong) 西呢？我們(men) 所知的宇宙是由兩(liang) 種基本成分和一種可選成分構成的，其中大約25%為(wei) 暗物質，70%為(wei) 暗能量。暗物質是一種完全看不見的東(dong) 西，無論其本質到底是什麽(me) ，它都不與(yu) 光相互作用。直到現在，科學家依然不知道暗物質是由什麽(me) 構成的，而另一方麵，通過引力效應，以及與(yu) 其他物質的相互作用，我們(men) 又明確知道暗物質的存在。

　　除了暗物質，我們(men) 還需要大量的暗能量，這種東(dong) 西就更加神秘了。在物理宇宙學中，暗能量是一種充溢空間、增加宇宙膨脹速度的能量形式。每一天，宇宙都在以更快的速度變得變大，而暗能量假說是當今對宇宙加速膨脹的觀測結果的解釋中最為(wei) 流行的一種。科學家推測暗能量與(yu) 時空本身的真空有關(guan) 。換句話說，如果你有一個(ge) 沒有任何物質和輻射的空盒子，那這個(ge) 盒子實際上就充滿了暗能量。在這個(ge) 推測以外，我們(men) 對暗能量的了解相當貧乏。

　　對於(yu) 我們(men) 已知的宇宙而言，隻要有足夠的暗物質和暗能量，我們(men) 就可以占據宇宙大部分曆史中95%的內(nei) 容。

　　那麽(me) ，那些可選的成分呢？這些就是普通物質了，即宇宙學家所謂的“重子”——如質子和中子——物質。這些物質組成了原子和分子，進而組成了行星、恒星和星係物質，以及我們(men) 人類本身。在宇宙中，所有可見的物質其實都不甚重要，但對人類而言，這些物質的存在就是一切。

　　黑暗的網絡

　　這就是當今的宇宙：少量的普通物質，大量的暗物質和暗能量。暗能量作用於(yu) 時空結構本身，呈現為(wei) 一種均勻的負壓力，可以將宇宙的邊緣撕開，導致時空膨脹；但除此之外，暗能量並沒有真正參與(yu) 到日常的宇宙生活中。

　　暗物質聚集在一起，形成一個(ge) 巨大的複雜網絡，稱為(wei) “宇宙網”。科學家認為(wei) ，宇宙中存在巨大的暗物質球體(ti) ，直徑超過一百萬(wan) 光年。在這些球體(ti) 之間由伸展的暗物質纖維連接著。宇宙中還有著令人難以置信的“沙漠”，即所謂的宇宙空洞——裏麵幾乎什麽(me) 都沒有。然而，除了提供宇宙結構的骨架之外，暗物質其實沒有做其他任何事情。畢竟，暗物質不能與(yu) 光相互作用，隻是存在於(yu) 宇宙中而已。

　　少量的普通物質被困在暗物質網絡中。在星係外圍，有著被稱為(wei) 暗物質暈的神秘結構，將星係包圍其中，就如同包圍太陽的太陽圈。這些巨大的球體(ti) 結構中通常包含多個(ge) 星係，稱為(wei) 星係團。

　　宇宙網是自然界中發現的最大的單一結構，充滿了整個(ge) 可觀測宇宙（也許在可觀測宇宙之外還有一些，但根據定義(yi) ，我們(men) 無法看得更遠）。你可能會(hui) 問，可觀測宇宙有多大？目前估計，可觀測宇宙的直徑約為(wei) 900億(yi) 光年，但科學家認為(wei) ，宇宙的真實尺寸可能要大得多。

　　背後的故事

　　那麽(me) ，宇宙是如何變成今天的樣子的？如何讓所有這些暗物質排列在一個(ge) 巨大的宇宙網中？一百年前，當科學家們(men) 還不知道暗物質是怎麽(me) 回事時，他們(men) 取得了一個(ge) 了不起的發現：宇宙正在膨脹。

　　平均而言，星係之間的距離每一天都在變得更遠；也就是說，偶爾發生星係碰撞是完全可能的。這也意味著，過去的宇宙與(yu) 現在是截然不同的，時間越往前，宇宙就越不一樣。宇宙學家可以將時鍾倒回，追溯至宇宙中的一切都被擠壓成一個(ge) 點的時候：137.7億(yi) 年前。當時整個(ge) 可觀測的宇宙可能隻有桃子那麽(me) 大，而溫度超過一千萬(wan) 億(yi) 度。

　　這是多麽(me) 了不起的認識！地球上的我們(men) 怎麽(me) 可能知道宇宙中發生過如此劇烈的變化？很顯然，科學家之所以可以這麽(me) 說，是因為(wei) 他們(men) 發現了證據。

　　我們(men) 知道，如今的宇宙非常大，而過去的宇宙非常小，它那時的溫度肯定會(hui) 比現在高得多（因為(wei) 本質上同樣的東(dong) 西都被塞進了一個(ge) 小得多的體(ti) 積）。在宇宙曆史的某個(ge) 階段，整個(ge) 宇宙會(hui) 呈現等離子體(ti) 的狀態，微小的電子可以自由活動。但到了某個(ge) 臨(lin) 界點上，宇宙一定會(hui) 變得足夠大，溫度足夠低，從(cong) 而能形成第一批原子，並在此過程中釋放出大量白熱輻射。這種輻射一直持續到今天，使宇宙沉浸在某種不那麽(me) 強烈的微波輻射中。

　　今天我們(men) 可以用微波望遠鏡看到這些微波輻射，這也是迄今為(wei) 止宇宙中最大的單一光源。它們(men) 是大爆炸的遺跡，在天空中夜複一夜地存在著。沒錯，正是普通物質釋放了這些輻射。因此也可以說，即使普通物質隻占據了宇宙的一小部分，但仍然非常重要。（任天）


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