称称宇宙有多重

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  克罗韦的困惑
  
  “真笨,你将所有星体的质量加在一块儿,不就知道了吗?”克罗韦教授正在训斥他的助手,因为助手没能完成他给的任务——称称宇宙有多重。
  “老师,所有能探测到的星体的质量,我都算上了,可是和实际数字差距太大了!”
  “我看看”——克罗韦教授仔细地检查了助手的操作和演算,确实一点错误都没有,但是算出的宇宙质量只占实际质量的4%!教授的脑海里出现了一个可怕的念头:难道还有一类迷失的物质?我们没有将它算在内?如果能找出这种物质,宇宙物质结构家族里就会有新成员了!这个兴奋的念头让克罗韦教授陷入了沉思……
  
  迷失的物质
  
  为了找到那种迷失的物质,克罗韦教授守在各种天文望远镜前,痴痴地望着天空已经一个多月了。终于,有一天,他利用钱德拉×射线望远镜观测到了惊人的一幕:在两个星系团发生碰撞的时候,星系团中的一部分物质,好像被某种不明物体拖拽着,与原星系团分离,形成了好像子弹的弹道一样的星系团。
  由于那种不明物体不发光,也没有电磁辐射,只能通过研究它的重力来确定它的存在,所以这种物质被称作暗物质——终于,这种迷失的物质算是水落石出了。
  进一步的研究表明,暗物质确实是一种存在的未知粒子。在广袤的宇宙中,它们以笼罩住星系和星系团的方式分布。暗物质的发现,为人们认识宇宙中大尺度结构的形成和微波背景辐射,起到了巨大的作用。
  但暗物质到底是由什么样的微粒组成的呢?研究发现,这样的微粒几乎不能进入普通物质,也不能产生可以探测到的信号,但是它却有自身的质量!
  发现了暗物质,克罗韦教授很兴奋:连忙按照暗物质的分布,用他那杆特别的“秤”称出了暗物质的质量。然而让他惊讶不已的是:即使加上暗物质的质量,和宇宙实际的质量值还相差甚远——还有74%左右的质量不晓得又跑到哪里去了!
  
  原来还有“更暗”的东西
  
  这次,教授将目光投向了正在加速膨胀的宇宙。是什么力量使宇宙在加速膨胀呢?按理说,因为物质间都有引力作用,星体和星体应是互相靠近才对啊,宇宙为什么还在膨胀呢?
  通过艰苦卓绝的研究,克罗韦教授终于发现,原来宇宙中充满了一种神秘的能量——暗能量!这才是真正的原因所在!
  我们知道,物体对构成自身的物质都有引力作用:比如星云对它里面包含的行星就有引力;地球本身,对地面的泥土、天空的大气,以及站在上面的人都有吸引力,这种力作用在物体上,能表现出向一起收缩的压强。然而暗能量却刚好相反,它似乎具有负压强,也就是说:它好像自身具有将自己从内往外推压的斥力。这种负压强在长距离上(比如天体之间的遥远距离)表现为反引力。暗能量的发现,能成功地解释宇宙加速膨胀的问题,而且刚好填补了克罗韦教授“宇宙质量”问题中“失落”掉的质量。
  但是由于暗能量比暗物质具有更让我们难以捉摸的性质,我们对暗能量知之更少,因此,暗能量被一些科学家称为“最高深莫测”的谜题!宇宙学家迈克尔·特纳打趣地说:“到目前为止,我们在暗能量方面取得的最了不起的成就,就是为它起了个名字!”
  
  “称”出宇宙的未来
  
  构成宇宙总质量的物质终于清晰明了了,它们是:仅4%的普通物质、22%的暗物质和74%的暗能量。
  称了半天,称出宇宙的质量到底有什么用呢?
  我们知道,宇宙的膨胀和收缩都是需要力的支持的,要么引力、要么膨胀力。而这些力都源于构成宇宙的物质。
  宇宙空间中,如果包含的质量足够大,那么这么多质量放在那样的空间中,就会表现出引力,使这个空间收缩;反之,如果质量小,引力作用阻止不了膨胀,这个空间就要增大了。如果空间里的物质,刚好能维持这个空间不膨胀也不收缩,这个空间的平均质量密度就是一个“刚刚好”的值。
  也就是说,若我们称出宇宙的质量小于这个“刚刚好”的值,我们的宇宙就会像现在这样,缓慢地加速膨胀下去;反之,如果大于这个值,那么宇宙就有可能在某一天由膨胀变为收缩,就像宇宙大爆炸的图景倒过来再发生一样。如此说来,宇宙的未来不就能被我们称出来吗?
  


  


  


  

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