给宇宙称重，整个儿称与拆开分着称，为什么结果大相径庭？

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设想你要确定一幢房子的质量及其内容。你拿起房子，把它放在一个巨大的天平上。为了便于论证，假设你测量出的质量为100000磅(45359千克)。现在，设想你要看到房中每件物品对总质量的贡献。于是你一次移动一件物品并把它放在秤上。你甚至可以把所有的空气都排除掉来测量它的质量。

结果，所有单个物体的质量（包括地板、墙壁和屋顶）加起来仅为5000磅(2268公斤)。你会怎么想呢？你会如何解释质量上的差异? 你会断定房子里一定有某种看不见的物质使得这个结构更重吗？

在过去的50年里，这正是天文学家们在试图确定宇宙的组成部分时所面临的困境。在那之前，他们认为宇宙中只包含正常物质——你可以看到的东西。扫描整个宇宙，这种东西似乎是显而易见的。

宇宙中有数十亿个星系，而每个星系都充满数十亿颗恒星。在一些恒星周围，行星与他们的卫星沿着椭圆轨道运行。而在那些巨大的球形天体之间，有一些形状不规则的物体，大小不一，从巨大的小行星到岩石大小的流星体，再到不超过一粒尘埃的微小粒子。

天文学家把所有这些东西都归为重子物质，众所周知它最基础的单元是原子，原子本身由更小的亚原子粒子组成，比如质子、中子和电子。(为了简单起见，我们不考虑轻子和夸克)

20世纪70年代起，天文学家们开始收集证据，使他们怀疑宇宙存在不仅限于所能看见的东西。当科学家们试图确定星系的质量时，发现了最大的线索之一。他们通过测量围绕在一个星系外边缘的云的加速度，算出了产生这种加速度所需的质量。

他们的发现令人惊讶: 星系云轨道加速度背后的质量是你能看到的物质——恒星和气体——在星系中传播的质量的五倍。他们的结论是，一定有某种无形的物质围绕着一个星系，并把它维系在一起。他们借用了瑞士天文学家弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)在20世纪30年代首次使用的一个术语，把这种物质称为“暗物质”。

20年后，科学家们注意到la型超新星——所有具有相同本征亮度的濒死恒星——距我们星系的距离比它们本该有的距离还远。为了解释这一观察结果，他们认为宇宙膨胀实际上正在加速。这就令人费解了，因为暗物质固有的引力应该足够强大，足以阻止这样的膨胀。是其它什么具反引力作用的物质，导致了宇宙快速膨胀吗？天文学家认为是这样的，他们将这种物质称为“暗能量”。

宇宙学家与理论物理学家，就暗物质与暗能量是否存在一问争论了10年。然后，在2011年7月，NASA（美国国家宇航局）发射了威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）。这艘飞船上的仪器拍下了宇宙微波背景最详细的照片——宇宙大爆炸遗留下来的残留辐射。这使得天文学家们能精确测量宇宙的密度和组成。这些是WMAP确认的：重子物质只占宇宙的4.6%；暗物质仅占23%；而暗能量占了其余的部分——高达72%。

当然，测量宇宙各组成部分的相对比例只是个开始。现在，科学家们希望找到暗物质的可能候选者。他们认为褐矮星是一个可信的候选者。这些类恒星的物体并不发光，但它们强烈的引力会影响附近的物体，这为它们的存在和位置提供了线索。超大质量的黑洞也可能解释宇宙中的暗物质。天文学家们推测，这些宇宙天坑可能为遥远的类星体供能，而且可能比想象中要丰富得多。最后，暗物质可能由一种尚未被描述的粒子组成。这些微小的物质可能存在于原子深处的某个地方，并且可能在世界上的超级对撞机中被发现，比如大型强子对撞机。

解出这个谜团仍然是科学研究首要的任务之一。在得以解答之前，我们必须接受一个令人羞愧的想法:我们多年来一直试图衡量的房子比我们预想的要重，而且更麻烦的是，超出了我们的理解。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. science- WILLIAM HARRIS-BlessedFuego

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