為復雜決定于你談話的對象。當射電天文學家在星際空間找到6到8個原子的分子時，他們把它叫做復雜分子，因為沒有人會想到在險惡的宇宙空間可以找到這種東西。但是生化學家可能會把這種分子稱為很簡單的分子�！　∈裁唇性�素? 　　在整個宇宙，只有92種自然產生的元素。唯一的決定這種特定的元素是這種元素而不是其它的元素的是在原子核里的質子數量。例如，在宇宙中每個原子核里有一個質子的原子是氫，每個核里有兩個質子的原子是氦而不會是其他。碳原子有6個質子，氧原子有8個質子等等。一直到核里有92個質子的鈾。原子核里有相同質子和電子數的元素具有相似的化學性質，為了簡便，科學家們按照質子數目把元素進行了分組，這就是元素周期表。世界上每個化學實驗室里或課堂上通常會有這么一張。這是世界的藍本，因為就92個基本的元素構成了我們的世界。Armand Deutsch許多年前寫過精彩的科學小說。一組未來的考古學家在開鑿古火星人的文明遺跡，發現了一所大學。他們正為無法破解火星語言而感到困惑的時候來到一個化學實驗室，在實驗室的墻上發現了元素周期表---一個馬上被他們識別的東西。因為它代表了通用的，超越文化甚至是種族的東西。所以，元素周期表成了破解火星語言的敲門磚。核中具有少量質子的元素有時被稱為輕元素或簡單元素；有大量原子的就叫重元素或復雜元素�！　∥镔|有多少種狀態? 　　物質典型存在于三種態。我們知道三態分別是：固態，液態和氣態。在特定的時間特定的地點物質處于什么態取決于物質的化學本質，環境的溫度和壓強。在地球上，我們找一個事物為例，我們能看到它的三個態。它由兩個氫原子和一個氧原子組成：。在一般情況下，當溫度低于華氏32度時我們稱之為冰，當溫度在華氏32度到212度之間時我們稱之為水，高于華氏212度時，我們稱之為水蒸氣。（在非常高的溫度下，氫和氧原子之間的鍵被打破，它的本質就不再是水蒸氣，就是氫氣和氧氣的混合氣體 　　反物質 　　反物質是物質的鏡像。物質由原子組成，原子又由質子、中子和電子組成。質子帶正電，電子帶...通常物質中沒有發現過反物質，即使在實驗條件下，反質子也一瞬即逝�！　‘斈阏甄R子時，看一看在鏡子中的那個你，如果那個鏡子里的家伙真的存在，并出現在你的面前，會怎么樣呢？　　科學家們已經考慮過這個問題，他們把鏡子中的那個你叫做“反你”。他們甚至想象很遠的地方有一個和我們現在的世界很象的世界，或者說是我們的世界在鏡子里的像。它將是一個由反恒星、反房子、反食物等所有的反物質構成的反世界。但是反物質是什么，這一切又可能是真實的嗎？　　對于“反物質是什么”這個問題，并沒有惡作劇的意味。反物質正如你所想象的樣子——是一般物質的對立面，而一般物質就是構成宇宙的主要部分。直到最近，宇宙中反物質的存在還被認為是理論上的。在1928年，英國物理學家PaulA.M.Dirac修改了愛因斯坦著名的質能方程（E=mc2）。Dirac說愛因斯坦在質能方程中并沒有考慮“m”——質量——除了正的屬性外還有負屬性。Dirac的方程（E=+或者-mc2）允許宇宙中存在反粒子。而且科學家們也已經證明了幾種反粒子的存在。這些反粒子，顧名思義，是一般物質的鏡像。每種反粒子和與它相應的粒子有相同的質量，但是電荷相反。以下是20世紀發現的一些反粒子�！　≌�電子——帶有一個負電荷而不是帶有一個正電荷的電子。由CarlAnderson在1932年發現，正電子是反物質存在的第一個證據。反核子——帶有一個負電荷而不是通常帶有一個正電荷的核子。由研究者們在1955年的伯克利質子加速器上產生了一個反質子�！　》丛�子——正電子和反質子組合在一起，由CERN的科學家制造出第一個反質子（CERN是歐洲核子研究中心的簡稱）。共制造了九個反氫原子，每一個的生命只有40納秒。到1998年CERN的研究者把反氫原子的產量增加到了每小時2000個。當反物質和物質相遇的時候，這些等價但是相反的粒子碰撞產生爆炸，放射出純的射線，這些射線以光速穿過爆炸點。這些產生爆炸的粒子被完全消滅，只留下其它亞原子粒子。物質和反物質相遇所產生的爆炸把兩種粒子的質量轉換成能量�？茖W家們相信這種方法產生的能量比任何其它推進方法產生的能量強的多。所以，為什么我們不能建一個物質——反物質反應機呢？建造反物質推進機的困難之處在于宇宙中反物質的缺乏。如果宇宙中存在相等數量的物質和反物質，我們將可能看到圍繞我們的這些反應。既然我們的周圍并不存在反物質，我們也不會看到物質和反物質碰撞所產生的光�！　≡诖蟊�炸產生時粒子數超過反粒子數是可能的。如上所述，粒子和反粒子的碰撞把兩者都破壞掉了。并且因為開始的時候有更多的粒子存在，所以現在的粒子是所有留下來的那些。今天在我們的宇宙中可能已經沒有留下任何天然的反粒子。但是，在1977年科學家們發現在銀河系中心附近有一個可能的反物質源。如果那個地方真的存在，也意味著存在天然的反物質，所以我們將不再需要制造反物質�！　〉�是目前，我們將不得不創造我們自己的反物質。幸運的是，通過使用高能粒子對撞機（也叫做離子加速器）這種技術制造反物質是可行的。離子加速器，象CERN，是沿很強的環繞的超磁場排列的一些巨大的隧道，超磁場可以使原子以接近光速的速度推進。當原子通過加速器出來時，它轟擊目標，創造出粒子。這些粒子中的一些就是用磁場分離的反粒子。這些高能離子加速器每年只能產生幾個毫微克的反核子。一毫微克是一克的十億分之一。所有一年之內在CERN產生的反核子只夠一個100瓦的電燈泡亮3秒鐘。如果要用反核子進行星際旅行將需要消耗幾噸才能實現�！　　“滴镔| 　　　　什么是暗物質？暗物質(包括暗能量)被認為是宇宙研究中最具挑戰性的課題，它代表了宇宙中90%以上的物質含量，而我們可以看到的物質只占宇宙總物質量的10%不到(約5％左右)。暗物質無法直接觀測得到，但它卻能干擾星體發出的光波或引力，其存在能被明顯地感受到�？茖W家曾對暗物質的特性提出了多種假設，但直到目前還沒有得到充分的證明�！　　　�幾十年前，暗物質(dark matter)剛被提出來時僅僅是理論的產物，但是現在我們知道暗物質已經成為了宇宙的重要組成部分。暗物質的總質量是普通物質的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同時更重要的是，暗物質主導了宇宙結構的形成。暗物質的本質現在還是個謎，但是如果假設它是一種弱相互作用亞原子粒子的話，那么由此形成的宇宙大尺度結構與觀測相一致。不過，最近對星系以及亞星系結構的分析顯示，這一假設和觀測結果之間存在著差異，這同時為多種可能的暗物質理論提供了用武之地。通過對小尺度結構密度、分布、演化以及其環境的研究可以區分這些潛在的暗物質模型，為暗物質本性的研究帶來新的曙光�！　　　〈蠹s65年前，第一次發現了暗物質存在的證據。當時，弗里茲·扎維奇發現，大型星系團中的星系具有極高的運動速度，除非星系團的質量是根據其中恒星數量計算所得到的值的100倍以上，否則星系團根本無法束縛住這些星系。之后幾十年的觀測分析證實了這一點。盡管對暗物質的性質仍然一無所知，但是到了80年代，占宇宙能量密度大約20%的暗物質以被廣為接受了�！　　　≡谝�入宇宙膨脹理論之后，許多宇宙學家相信我們的宇宙是平直的，而且宇宙總能量密度必定是等于臨界值的（這一臨界值用于區分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時，宇宙學家們也傾向于一個簡單的宇宙，其中能量密度都以物質的形式出現，包括4%的普通物質和96%的暗物質。但事實上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質密度的估計上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質的總量達到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時間變得越來越尖銳�！　　　‘斠庾R到沒有足夠的物質能來解釋宇宙的結構及其特性時，暗能量出現了。暗能量和暗物質的唯一共同點是它們既不發光也不吸收光。從微觀上講，它們的組成是完全不同的。更重要的是，像普通的物質一樣，暗物質是引力自吸引的，而且與普通物質成團并形成星系。而暗能量是引力自相斥的，并且在宇宙中幾乎均勻的分布。所以，在統計星系的能量時會遺漏暗能量。因此，暗能量可以解釋觀測到的物質密度和由暴漲理論預言的臨界密度之間70-80%的差異。之后，兩個獨立的天文學家小組通過對超新星的觀測發現，宇宙正在加速膨脹。由此，暗能量占主導的宇宙模型成為了一個和諧的宇宙模型。最近威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe，WMAP）的觀測也獨立的證實了暗能量的存在，并且使它成為了標準模型的一部分�！　　　“的芰客瑫r也改變了我們對暗物質在宇宙中所起作用的認識。按照愛因斯坦的廣義相對論，在一個僅含有物質的宇宙中，物質密度決定了宇宙的幾何，以及宇宙的過去和未來。加上暗能量的話，情況就完全不同了。首先，總能量密度（物質能量密度與暗能量密度之和）決定著宇宙的幾何特性。其次，宇宙已經從物質占主導的時期過渡到了暗能量占主導的時期。大約在“大爆炸”之后的幾十億年中暗物質占了總能量密度的主導地位，但是這已成為了過去�，F在我們宇宙的未來將由暗能量的特性所決定，它目前正時宇宙加速膨脹，而且除非暗能量會隨時間衰減或者改變狀態，否則這種加速膨脹態勢將持續下去�！　　　〔贿^，我們忽略了極為重要的一點，那就是正是暗物質促成了宇宙結構的形成，如果沒有暗物質就不會形成星系、恒星和行星，也就更談不上今天的人類了。宇宙盡管在極大的尺度上表現出均勻和各向同性，但是在小一些的尺度上則存在著恒星、星系、星系團、巨洞以及星系長城。而在大尺度上能過促使物質運動的力就只有引力了。但是均勻分布的物質不會產生引力，因此今天所有的宇宙結構必然源自于宇宙極早期物質分布的微小漲落，而這些漲落會在宇宙微波背景輻射（CMB）中留下痕跡。然而普通物質不可能通過其自身的漲落形成實質上的結構而又不在宇宙微波背景輻射中留下痕跡，因為那時普通物質還沒有從輻射中脫耦出來�！　　　×硪环矫�，不與輻射耦合的暗物質，其微小的漲落在普通物質脫耦之前就放大了許多倍。在普通物質脫耦之后，已經成團的暗物質就開始吸引普通物質，進而形成了我們現在觀測到的結構。因此這需要一個初始的漲落，但是它的振幅非常非常的小。這里需要的物質就是冷暗物質，由于它是無熱運動的非相對論性粒子因此得名�！　　　≡陂_始闡述這一模型的有效性之前，必須先交待一下其中最后一件重要的事情。對于先前提到的小擾動（漲落），為了預言其在不同波長上的引力效應，小擾動譜必須具有特殊的形態。為此，最初的密度漲落應該是標度無關的。也就是說，如果我們把能量分布分解成一系列不同波長的正弦波之和，那么所有正弦波的振幅都應該是相同的。暴漲理論的成功之處就在于它提供了很好的動力學出發機制來形成這樣一個標度無關的小擾動譜（其譜指數n=1）。WMAP的觀測結果證實了這一預言，其觀測到的結果為n=0.99±0.04�！　　　〉�是如果我們不了解暗物質的性質，就不能說我們已經了解了宇宙�，F在已經知道了兩種暗物質--中微子和黑洞。但是它們對暗物質總量的貢獻是非常微小的，暗物質中的絕大部分現在還不清楚。這里我們將討論暗物質可能的候選者，由其導致的結構形成，以及我們如何綜合粒子探測器和天文觀測來揭示暗物質的性質�！　� 最被看好的暗物質候選者 　　　　長久以來，最被看好的暗物質僅僅是假說中的基本暗性粒子，它具有壽命長、溫度低、無碰撞的特殊特性。壽命長意味著它的壽命必須與現今宇宙年齡相當，甚至更長。溫度低意味著在脫耦時它們是非相對論性粒子，只有這樣它們才能在引力作用下迅速成團。無碰撞指的是暗物質粒子（與暗物質和普通物質）的相互作用截面在暗物質暈中小的可以忽略不計。這些粒子僅僅依靠引力來束縛住對方，并且在暗物質暈中以一個較寬的軌道偏心律譜無阻礙的作軌道運動�！　　　〉蜏責o碰撞暗物質（CCDM）被看好有幾方面的原因。第一，CCDM的結構形成數值模擬結果與觀測相一致。第二，作為一個特殊的亞類，弱相互作用大質量粒子（WIMP）可以很好的解釋其在宇宙中的豐度。如果粒子間相互作用很弱，那么在宇宙最初的萬億分之一秒它們是處于熱平衡的。之后，由于湮滅它們開始脫離平衡。根據其相互作用截面估計，這些物質的能量密度大約占了宇宙總能量密度的20-30%。這與觀測相符。CCDM被看好的第三個原因是，在一些理論模型中預言了一些非常有吸引力的候選粒子�！　　　∑渲幸粋�候選者就是中性子（neutralino），一種超對稱模型中提出的粒子。超對稱理論是超引力和超弦理論的基礎，它要求每一個已知的費米子都要有一個伴隨的玻色子（尚未觀測到），同時每一個玻色子也要有一個伴隨的費米子。如果超對稱依然保持到今天，伴隨粒子將都具有相同質量。但是由于在宇宙的早期超對稱出現了自發的破缺，于是今天伴隨粒子的質量也出現了變化。而且，大部分超對稱伴隨粒子是不穩定的，在超對稱出現破缺之后不久就發生了衰變。但是，有一種最輕的伴隨粒子（質量在100GeV的數量級）由于其自身的對稱性避免了衰變的發生。在最簡單模型中，這些粒子是呈電中性且弱相互作用的--是WIMP的理想候選者。如果暗物質是由中性子組成的，那么當地球穿過太陽附近的暗物質時，地下的探測器就能探測到這些粒子。另外有一點必須注意，這一探測并不能說明暗物質主要就是由WIMP構成的�，F在的實驗還無法確定WIMP究竟是占了暗物質的大部分還是僅僅只占一小部分�！　　　×硪粋�候選者是軸子（axion），一種非常輕的中性粒子（其質量在1μeV的數量級上），它在大統一理論中起了重要的作用。軸子間通過極微小的力相互作用，由此它無法處于熱平衡狀態，因此不能很好的解釋它在宇宙中的豐度。在宇宙中，軸子處于低溫玻色子凝聚狀態，現在已經建造了軸子探測器，探測工作也正在進行�！　“滴镔|和暗能量是世紀謎題 　　　　21世紀初科學最大的謎是暗物質和暗能量。它們的存在，向全世界年輕的科學家提出了挑戰。暗物質存在于人類已知的物質之外，人們目前知道它的存在，但不知道它是什么，它的構成也和人類已知的物質不同。在宇宙中，暗物質的能量是人類已知物質的能量的5倍以上�！　　　“的芰扛�是奇怪，以人類已知的核反應為例，反應前后的物質有少量的質量差，這個差異轉化成了巨大的能量。暗能量卻可以使物質的質量全部消失，完全轉化為能量。宇宙中的暗能量是已知物質能量的14倍以上�！　　　∮钪嬷�外可能有很多宇宙 　　　　圍繞暗物質和暗能量，李政道闡述了他最近發表文章探討的觀點。他提出“天外有天”，指出“因為暗能量，我們的宇宙之外可能有很多的宇宙”，“我們的宇宙在加速地膨脹”且“核能也許可以和宇宙中的暗能量相變相連”�！　　　“滴镔|是誰最先發現的呢？　　　　1915年，愛因斯坦根據他的相對論得出推論：宇宙的形狀取決于宇宙質量的多少。他認為，宇宙是有限封閉的。如果是這樣，宇宙中物質的平均密度必須達到每立方厘米5×10的負30次方克。但是，迄今可觀測到的宇宙的密度，卻比這個值小100倍。也就是說，宇宙中的大多數物質“失蹤”了，科學家將這種“失蹤”的物質叫“暗物質”�！　　　∫恍┬求w演化到一定階段，溫度降得很低，已經不能再輸出任何可以觀測的電磁信號，不可能被直接觀測到，這樣的星體就會表現為暗物質。這類暗物質可以稱為重子物質的暗物質。  　　　　還有另一類暗物質，它的構成成分是一些帶中性的有靜止質量的穩定粒子。這類粒子組成的星體或星際物質，不會放出或吸收電磁信號。這類暗物質可以稱為非重子物質的暗物質�！　　　�Abell 2390星系團(上半圖)和MS2137.3-2353星系團(下半圖)，距離我們約有20億光年遠。上圖右半方的影像，是哈勃太空望遠鏡所拍攝的假色照片，而相對應的左半方影像，是由錢卓拉X射線觀測站所拍攝的X射線影像。雖然哈勃望遠鏡的影像中，可以看到數量眾多的星系，但在X射線影像里，這些星系的蹤影卻無處可尋，只見到一團溫度有數百萬度，而且會輻射出X射線的熾熱星系團云氣。除了表面上的差異外，這些觀測其實還含有更重大的謎團呢。因為右方影像中星系的總質量加上左方云氣的質量，它們所產生的重力，并不足以讓這團熾熱云氣乖乖地留在星系團之內。事實上再怎么細算，這些質量只有“必要質量”的百分之十三而已！在右方哈伯望遠鏡的深場影像里，重力透鏡效應影像也指出造成這些幻像所需要的質量，大于哈勃望遠鏡和錢卓拉觀測站所直接看到的。天文學家認為，星系團內大部分的物質，是連這些靈敏的太空望遠鏡也看不到的“ 暗物質”�！　　　�1930年初，瑞士天文學家茲威基發表了一個驚人結果：在星系團中，看得見的星系只占總質量的1/300以下，而99%以上的質量是看不見的。不過，茲威基的結果許多人并不相信。直到1978年才出現第一個令人信服的證據，這就是測量物體圍繞星系轉動的速度。我們知道，根據人造衛星運行的速度和高度，就可以測出地球的總質量。根據地球繞太陽運行的速度和地球與太陽的距離，就可以測出太陽的總質量。同理，根據物體（星體或氣團）圍繞星系運行的速度和該物體距星系中心的距離，就可以估算出星系范圍內的總質量。這樣計算的結果發現，星系的總質量遠大于星系中可見星體的質量總和。結論似乎只能是：星系里必有看不見的暗物質。那么，暗物質有多少呢？根據推算，暗物質占宇宙物質總量的20—30%才合適�！　　　√煳膶W的觀測表明，宇宙中有大量的暗物質，特別是存在大量的非重子物質的暗物質。據天文學觀測估計，宇宙的總質量中，重子物質約占2%，也就是說，宇宙中可觀測到的各種星際物質、星體、恒星、星團、星云、類星體、星系等的總和只占宇宙總質量的2%，98%的物質還沒有被直接觀測到。在宇宙中非重子物質的暗物質當中，冷暗物質約占70%，熱暗物質約占30%�！　　�標準模型給出的62種粒子中，能夠穩定地獨立存在的粒子只有12種，它們是電子、正電子、質子、反質子、光子、3種中微子、3種反中微子和引力子。這12種穩定粒子中，電子、正電子、質子、反質子是帶電的，不能是暗物質粒子，光子和引力子的靜止質量是零，也不能是暗物質粒子。因此，在標準模型給出的62種粒子中，有可能是暗物質粒子的只有3種中微子和3種反中微子�！　　　�20世紀80年代初期，美國天文學家艾倫森發現，距我們30萬光年的天龍座矮星系中，許多碳星(巨大的紅星)周圍存在著穩定的暗物質，即這些暗物質受到嚴格的束縛。高能熱粒子和能量適中的暖粒子是難以束縛住的，它們會到處亂竄，只有運行很慢的“冷粒子”才能束縛住。物理學家認為那是“軸子”，它是一種非常穩定的冷“微子，質量只有電子質量的數百萬分之一。這就是暗物質的軸子模型�！　　　≥S子模型是否成立，最終得由實驗裁決。最近，還有人提出，暗物質可能是一種稱做“宇宙弦”的弦狀物質，它產生于大爆炸后的一秒期間內，直徑為1萬億億億分之一厘米，質量密度大得驚人，每寸長約1億億噸。這種理論是否成立，同樣有待科學家進一步研究�！　　　�為探索暗物質的秘密，世界各國的粒子物理學家正在這個領域努力工作，相信揭開暗物質神秘面紗的那一天不會太遙遠了�！　　　≡谝�入宇宙暴漲理論之后，許多宇宙學家相信我們的宇宙是平直的，而且宇宙總能量密度必定是等于臨界值的（這一臨界值用于區分宇宙是封閉的還是開放的）。與此同時，宇宙學家們也傾向于一個簡單的宇宙，其中能量密度都以物質的形式出現，包括4%的普通物質和96%的暗物質。但事實上，觀測從來就沒有與此相符合過。雖然在總物質密度的估計上存在著比較大的誤差，但是這一誤差還沒有大到使物質的總量達到臨界值，而且這一觀測和理論模型之間的不一致也隨著時間變得越來越尖銳�！　　　‘斠庾R到沒有足夠的物質能來解釋宇宙的結構及其特性時，暗能量出現了。暗能量和暗物質的唯一共同點是它們既不發光也不吸收光。從微觀上講，它們的組成是完全不同的。更重要的是，像普通的物質一樣，暗物質是引力自吸引的，而且與普通物質成團并形成星系。而暗能量是引力自相斥的，并且在宇宙中幾乎均勻的分布。所以，在統計星系的能量時會遺漏暗能量。因此，暗能量可以解釋觀測到的物質密度和由暴漲理論預言的臨界密度之間70-80%的差異。之后，兩個獨立的天文學家小組通過對超新星的觀測發現，宇宙正在加速膨脹。由此，暗能量占主導的宇宙模型成為了一個和諧的宇宙模型。最近威爾金森宇宙微波背景輻射各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotrope Probe，WMAP）的觀測也獨立的證實了暗能量的存在，并且使它成為了標準模型的一部分�！　　　“的芰客瑫r也改變了我們對暗物質在宇宙中所起作用的認識。按照愛因斯坦的廣義相對論，在一個僅含有物質的宇宙中，物質密度決定了宇宙的幾何，以及宇宙的過去和未來。加上暗能量的話，情況就完全不同了。首先，總能量密度（物質能量密度與暗能量密度之和）決定著宇宙的幾何特性。其次，宇宙已經從物質占主導的時期過渡到了暗能量占主導的時期。大約在“大爆炸”之后的幾十億年中暗物質占了總能量密度的主導地位，但是這已成為了過去�，F在我們宇宙的未來將由暗能量的特性所決定，它目前正時宇宙加速膨脹，而且除非暗能量會隨時間衰減或者改變狀態，否則這種加速膨脹態勢將持續下去�！　　　“滴镔|的蹤跡 　　　　暗物質是相對可見物質來說的。所謂可見物質，除發射可見光的物質外，還包括輻射紅外線等其他電磁波的物質。雖然宇宙中的可見物質大部分不能用肉眼直接看到，但探測它們發出的各種電磁波就可以知道它們的存在。暗物質不輻射電磁波，但有質量�！　　　】茖W家為什么會提出“暗物質”這個概念？宇宙中有沒有暗物質？  　　　　在物理學中，把狀態變化的“轉折點”成為“臨界點”，比如水變成冰，溫度臨界值（或者說“臨界點”）為0℃。宇宙學的研究認為，宇宙中物質的平均密度，與決定宇宙是膨脹還是收縮的臨界值，相差不會超過百萬分之一�？墒�，宇宙中發可見光的恒星和星系的物質總量不到臨界值的1%，加上輻射其他電磁波的天體，如行星、白矮星和黑洞等，最多也只有臨界值的10%�！　　　‖F已知道，宇宙的大結構呈泡沫狀，星系聚集成“星系長城”，即泡沫的連接纖維，而纖維之間是巨大的“宇宙空洞”，即大泡泡，直徑達1~3億光年。如果沒有一種看不見的暗物質的附加引力“幫忙”，這么大的空洞是不能維持的，就像屋頂和橋梁的跨度過大不能支持一樣�！　　　∥覀兊挠钪姹M管在膨脹，但高速運動中的個星系并不散開，如果僅有可見物質，它們的引力是不足以把各星系維持在一起的�！　　　∥覀冎�道，太陽系的質量，99.86%集中在太陽系的中心即太陽上，因此，離太陽近的行星受到太陽的引力，比離太陽遠的行星大，因此，離太陽近的行星繞太陽運行的速度，比離太陽遠的行星快，以便產生更大的離心加速度（離心力）來平衡較大的太陽引力。但在星系中心，雖然也集中了更多的恒星，還有質量巨大的黑洞，可是，離星系中心近的恒星的運動速度，并不比離得遠的恒星的運動速度快。這說明星系的質量并不集中在星系中心，在星系的外圍區域一定有大量暗物質存在�！　　　√祗w的亮度反應天體的質量。所以天文學家常常用星系的亮度來推算星系的質量，也可通過引力來推算星系的質量�？墒�，從引力推算出的銀河系的質量，是從亮度推算的銀河系質量的十倍以上，在外圍區域甚至達五千倍。因而，在那里必然有大量暗物質存在�！　　　∧敲�，暗物質是些什么物質呢？　　　　宇宙學研究發現，在宇宙大爆炸初期產生的各種基本粒子中，有一種叫做中微子的粒子不參與形成物質的核反應，也不與任何物質作用，它們一直散布在太空中，是暗物質的主要“嫌疑人”�！　　　〉�中微子在1931年被提出來以后，一直被認為質量為零。這樣，即使太空是中微子的海洋，也不會形成質量和引力。曾有人設想存在一種“類中微子”，它的性質與中微子類似，但有質量�？墒且恢睕]有發現“類中微子”的存在�！　　　�極小的中微子運動速度極高，可自由穿透任何物質，甚至整個地球，很難被捕找到。但中微子與物質原子和亞原子粒子碰撞時，會使他們撕裂而發出閃光。探測到這種效應就是探到了中微子。但為了避免地面上的各種因素的干擾，必須把探測裝置（如帶測量儀器并裝有數千噸水的水箱）放在很深（如1000米）的地下�！　　　�1981年，一名蘇聯科學家在試驗中發現中微子可能有質量。近幾年，日、美科學家進一步證實中微子有質量。如果這個結論能得到最后確認，則中微子就是人們尋找的暗物質�！　　　�尋找暗物質有著重大的科學意義。如中微子確有質量，則宇宙中的物質密度將超過臨界值，宇宙將終有一天轉而收縮。關于宇宙是繼續膨脹還是轉而收縮的長久爭論將塵埃落定。。