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宇宙大爆炸”理论正面临破产？

毫无疑问 ， 我们在认识宇宙 ， 认识它的历史 ， 以及它的起源方面 ， 已经取得了不可思议的进步 。 但是同样无可否认的是 ， 我们也面临着极大的困惑 ， 尤其是在对宇宙最初时刻的认识方面 。 宇宙的最初时刻 ， 无疑守护着最令人震惊的秘密 ， 也许这些秘密能够引领科学走向伟大的变革 。 但是我们的宇宙依然守口如瓶 。宇宙大爆炸”理论正面临破产？
直径2.5倍于银河系的UGC 2885星系 ， 是本地宇宙中最大的漩涡星系之一 ， 其恒星数量是银河系的10倍 。 但是这一切还只有其总质量的15% 。 UGC 2885 85%的质量由看不见的暗物质组成 。 NASA / ESA / B. Holwerda (University of Louisville)科学家相信宇宙源自一次“大爆炸” 。 这当然不是空穴来风 ， 而是以许多坚实的观测证据作为基础的 。 过去几十年间 ， 各种新型精密观测手段的问世 ， 让科学家有机会更加认真地审视和修正对宇宙的看法 ， 还原宇宙的历史 。 在对比了各种不同的观测结果之后 ， 我们发现它们之间的吻合度令人吃惊 。 所有的证据都指向宇宙正如理论预测那样 ， 源自“大爆炸” ， 并在加速膨胀 。 从这个角度看 ， 我们的宇宙是可以理解的 。但是宇宙学家也很矛盾 ， 因为他们在认识宇宙的基本事实过程中遇到了一些麻烦 。 我们对暗物质、暗能量几乎一无所知 ， 但这两者占到了当今宇宙质能总和的95%以上 。 我们不理解 ， 宇宙中的质子、电子和中子是如何从宇宙大爆炸中幸存下来的 。 事实上 ， 今天我们所知的一切都在暗示 ， 这些粒子理论上应该在很久以前就被反物质所毁灭 。 为了让我们观测到的宇宙“有意义” ， 宇宙学家“被迫”得出结论 ， 空间在其诞生的最早时刻 ， 经历过一个短暂的超快速膨胀阶段 ， 也就是所谓的暴涨阶段 。 但我们对这个宇宙史上的关键性纪元也一无所知 。 宇宙大爆炸”理论正面临破产？
后发座星系团直径2000万光年的球状空间内拥有数千个星系 。 1930年代 ， Fritz Zwicky通过观察这个星系团 ， 发现星系团内星系的运动速度会导致它解体 ， 除非这个星系团拥有10倍于肉眼可见物质的质量 。 NASA / ESA / The Hubble Heritage Team (STScI / AURA)也许所有这些谜最终都会有解 ， 只要宇宙学家坚持不懈 。 但是就目前来看 ， 这些问题都十分棘手 。 科学家为了寻找暗物质粒子 ， 建造了超级机器 ， 但是它们依然杳无踪迹 。 尽管人们可以用更高的精度对宇宙膨胀的速度进行测量 ， 但是至今依然不知道导致宇宙加速膨胀的暗能量本质是什么 。从这个角度来看 ， 一些宇宙学家发现他们正在探寻的更可能只是一些表象 ， 它们不是散乱的线条 ， 它们的背后可能隐藏着更大的秘密 。 也许这些不解之谜是有关联的 ， 会极大地改变我们的宇宙观 ， 以及我们对宇宙最初时刻的看法 。暗物质可能是现代宇宙学家最愿意谈论的话题 。 天文学家发现宇宙中的大部分物质并不是由原子或其他任何已知成分构成的 ， 它们不发光 ， 不反光 ， 也不吸收光 。由于对暗物质本质的不了解 ， 宇宙学家常常假设它们是某种粒子 。 研究人员一直以来都认为 ， 暗物质粒子会通过一种和弱互作用力（正是这种力导致了放射性衰变）强度相当的力互相影响 ， 且这些粒子的数量是从大爆炸那一刻就被决定了的 ， 它们大致相当于当前宇宙中的暗物质总量 。 基于这一观点 ， “弱互作用大质量粒子”成为了假想中暗物质的最佳候选者 。宇宙大爆炸”理论正面临破产？
大部分星系团中的暗物质和常规物质会集中在大致相同的空间位置上 ， 但是这个星系团ZwCl 0024+1652是个例外 。 这个大型星系团有一个暗物质环（蓝色） ， 直径在260万光年左右 ， 它与星系团中的可见星系和气体是分离的 。 NASA / ESA / M.J. Jee (Johns Hopkins University)科学家相信他们知道应该怎样去检测这些粒子 ， 研究它们的个性 。 在这一信念的推动下 ， 物理学家设计了许多伟大的实验 ， 试图识别这些粒子 ， 研究它们是如何从宇宙大爆炸过程中诞生的 。 在过去几十年间 ， 研究人员在地球深处部署了大量敏感的暗物质探测器 ， 它们能够感知到暗物质粒子与原子发生的碰撞 。这些精巧的实验运行得和它们的设计一样好 ， 但是至今仍一无所获 。 十年前 ， 还有许多科学家坚信这些实验一定会取得成果 ， 但是事实证明暗物质的本质和我们认为的极为不同 ， 它们远比我们想像的更加神秘 。虽然暗物质是由难以捉摸的“弱相互作用大质量粒子”构成的可能性仍然存在 ， 地下实验的一无所获 ， 已经开始促使物理学家将目标转向暗物质的其他候选者 。 其中之一 ， 是一种假想中的超轻粒子——轴子 。 轴子是根据粒子物理学家Roberto Peccei和Helen Quinn 1977年的理论预言的 。 虽然科学家已经在使用强大的磁场 ， 试图将轴子转化为光子 ， 以此来发现轴子 ， 但是这样的研究却因这些粒子本身的特点而受到了很大限制 。宇宙大爆炸”理论正面临破产？


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