对楼的小姐姐是个变态

天天拿望远镜偷窥我

不行，我得守好自己的秘密

从某种意义上说，天文学家干的事儿和偷窥者差不多，他们都是充满好奇心地观察一些东西。

也许最大区别的是，天文学家看的东西更多、看的时间更长，而且看得非常非常用心。

所以天文学家发现的结果，比偷窥邻居可刺激多了…… 

0. 前言

咱们今天继续说尼尔·泰森的《给忙碌者的天体物理学》

 物理学家知道的很多事儿。

今天要说的是一个物理学家还不完全知道，但是做梦都想知道的事儿。 

在望远镜刚刚出来的时候，它的放大倍数很低，既没有军事用途也没有科学用途。

最早的望远镜被称为“偷窥镜”，因为人们买望远镜主要是为了偷窥邻居。

当然偷窥这个行为是很猥琐，但是这也取决于你观察邻居的时候，到底看了什么、看了多长时间，和你看的时候有多用心。

我就听说过有人通过偷窥洞察了人性，还出了书，更新了世人的三观。

从某种意义上说，天文学家干的事儿和偷窥者差不多，他们都是充满好奇心地观察一些东西。

也许最大区别的是，天文学家看的东西更多、看的时间更长，而且看得非常非常用心。

所以天文学家发现的结果，比偷窥邻居可刺激多了。

 而今天这个内容就好比说，你发现有些邻居的行为，实在太怪异了

1. 少了很多东西

满天星斗并非是杂乱无章的。

古人的思路是把星星划分成“星座”，而今天的天文学家对星星之间的关系看得更清楚，他们的划分思路是“星系”和“星系团”。

我们这个太阳，就处在“银河系”这个星系之中。从地球上看，银河是带状的——

但是如果你能换个远方太空中居高临下的视角，银河系其实是盘状的。

它有若干条螺旋臂，太阳就位于银河系的某个不起眼的螺旋臂的某个不起眼的位置。

每个星系中可能有千亿、甚至万亿颗恒星。就好像行星围绕恒星转一样，星系中的恒星也绕着星系的中心转

—— 这当然是因为星系内部这一大堆恒星集合在一起，给外面的恒星提供了一个向内的引力。

像银河系这样的星系，宇宙中至少有千亿个。星系们又组成星系团，然后每个星系都绕着它所在星系团的中心转。

在星系中间那广阔的空旷地带，其实也有很多物质，包括矮星系、不属于任何星系的孤单恒星、星系间气体等等。

但是总体来说，结构就是这样。

如果你把宇宙想象成一个国家，星系团就好像是城市，这些城市就好像一个一个的岛屿散布在宇宙之中。

天文学家看着这些星系和星系团，实在着迷。

1937年的时候，天文学家弗里茨·兹威基（Fritz Zwicky）仔细观察了一个星系团，叫“后发座星系团”。兹威基选择了后发座星系团里的几个星系，测量了这些星系绕着星系团旋转的移动速度。兹威基发现，这些星系的速度都太快了。

咱们可以做个实验体会一下。你拿一根比较长绳子，比如说耳机线吧，抓住一端快速甩动，让绳子绕着你手指旋转。很明显，转动速度越快，你的手指就要越用力。如果转动速度特别快以至于你的手抓不住了，这个绳子就会飞出去。地球绕着太阳转也是这个道理，中心提供的引力越大，能支持的旋转速度就越大。

星系绕着星系团中心转，也是这个道理。兹威基估算了后发座星系团内部大概有多少星系，这些星系总共有多大的质量，能提供多大的引力。

他发现这个引力根本支撑不了外面星系旋转的速度！那么高的速度，那几个星系都应该被甩出去才对！

兹威基非常相信自己的计算，他据此判断，星系团内部必定还有一些我们看不到的物质，提供了多余的引力。

此后天文学家们陆续考察了别的星系团，结果每个星系团都有这个现象。

到了1976年的时候，一个叫薇拉·鲁宾（Vera Rubin）女天文学家又把目光对准了恒星围绕星系的转动。首先她注意到，在一个星系的可见部分之中，越往外的恒星，旋转速度就越快。这个是可以理解的，越往外的恒星，它里面的恒星就越多，能提供的引力就越大。

然后鲁宾在星系的最边缘找了几个恒星，结果发现这几个恒星也是越往外速度越快。这就不对了，因为从这里再往外，就已经没有多少恒星给它们提供更多的引力。

不论星系绕着星系团转，还是恒星绕着星系转，转速都比天文学家计算的快得多。

咱们打个比方。这就好像你密切观察你家的邻居，你详细记录了每一个人的出行情况，发现他们平时都不出门，只在周末出去买点食物回来吃。你仔细测量了他们每周末买回来的食物都有什么，总共能提供多少热量，结果你发现这些买回来的东西根本不够一家人吃一周。

那这一家人是怎么生存的呢？

　　　　　　　　2.黑暗的物质

最合理的解释，就是邻居吃了一些你看不到的东西。物理学家把提供多余引力的东西，称为“暗物质”。

计算表明，想要维持那么高的速度，暗物质不但要提供多余引力，而且必须提供很多很多引力才行

—— 暗物质的总质量，必须是已知物质总质量的6倍。

考虑到暗物质，我们银河系的图像应该是这样的

整个星系被一层厚厚的暗物质包围。暗物质在星系中间比较浓，远离星系的地方慢慢变淡。因为我们的太阳系只是整个星系中间的一小块区域，行星和卫星都太小，运动不会受到暗物质影响，我们没感觉到。但是考察星系边缘那些恒星的运动，影响就非常明显了。

 暗物质到底是什么东西呢？我们的第一反应，也许暗物质就是一些比较“暗”的正常物质，因为太暗了我们没看到而已。

而物理学家已经排除了这种可能性。咱们先一个一个地数。

暗物质是黑洞吗？

黑洞其实是可以探测到的。黑洞在很小的区域内产生很大的引力，周围星体会绕着黑洞转，我们一看那些星体的轨道，就知道中间有个黑洞。

暗物质是星际间的气体云吗？

也不是。遥远的星光穿过气体云，会受到影响，但我们没有发现到这种影响。

暗物质有没有可能是一些散布在空间没有恒星“主人”的流浪行星呢？

这也不太可能。你要知道，我们太阳系总重量的4/5在太阳上，而不是行星上 —— 宇宙中不太可能是行星集中那么大比例的质量。

就好像中学生解数学题要用两种不同方法求解一样，物理学家还可以从另一个方面证明暗物质不是寻常物质。

物理学家计算表明，大爆炸产生的氢原子和氦原子核的比例是 10 : 1，这个比例还可以跟宇宙微波背景辐射的观测结果对上号

—— 宇宙创生中所有的核反应都在这里了。

那也就是说，暗物质根本就没参与核反应！

目前所有的仪器都测不到暗物质。物理学家知道的四种相互作用，暗物质很可能除了引力之外，其他都不参与。

咱们想想这个东西。除了引力，我们在生活中，在原子核之外，所能感受到的所有“力” —— 我们能看到光、我们被什么东西打一下会疼，这些都是电磁力。可是暗物质不参与电磁力。

这就是说，你的房间里遍布着一种特殊粒子构成的气体。这种粒子可能比质子、中子都大很多，也很重。可是你摸不着它、看不到它，就算用上各种先进仪器，也完全感受不到它的存在。你任凭它在你的身体中穿过。

3.各种可能性

早睡早起就是宇宙和谐的真正奥义！！！