常进：科学家如何探测暗物质？(2)

小朋友弄一个球，绕着绳子转，转的速度越来越快，球肯定要飞出去，道理是一样的。
当时测量星系的速度，光谱仪的测量精度还不是很高，尽管他当时提出了暗物质的想法，但是并没有得到大家的认可，大家认为有可能是系统误差，测不准。
过了三四十年，到上世纪70年代，美国有一个女天文学家Vera Rubin（她除了诺贝尔奖外，已经得到了物理学上所有的奖）。她当时观测速度采用的是世界上最先进的光谱议，测量的误差很小，也就是说测量技术没问题。
她观测的不是星系团，而是星系里面恒星和其他星际物质的旋转速度，根据万有引力定律，随着距离的增加，速度往下降。但是她发现实际观测中，距离增加时，速度并没有往下降，跟万有引力相差比较大。
星系里面这些物质的旋转速度太快了，光靠发光物质的引力无法将恒星束缚在星系里面。如果质量的分布就是发光物质的分布的话，这些物质早就跑到星系外。现在没有这样，这说明星系里面必然存在大量的看不见的物质，也就是暗物质，其产生的引力才能将这些物质束缚在星系里。
这个就是暗物质的概念。从上世纪70年代开始，渐渐得到了人们的认可。
这位女天文学家早期研究的是星系成群还是随机分布。现在我们知道，存在大量的看不见的暗物质，首先形成网，像引力井一样，可见物质掉到引力井里面，渐渐形成了恒星、星系、星系团，星系团肯定是成团分布的，宇宙网的基点上是星系团。
这些认识现在得到了大家的认可，但是在上世纪50年代，她博士论文中的这个结论，却15年没有得到认可，因为按照当时的理论分析，星系应该是随机分布的，均匀分布的星系是不会成团分布的。
银河系里面的恒星有四大旋臂，这些恒星都在臂上，并不是在星系里面均匀分布，也是成群、成团的分布。现在这些问题很容易解释，在那个时代，还没有人发现。研究星系旋转曲线，得到了暗物质概念，基本上她算成功了。
其实，她发现暗物质之前，一个丹麦天文学家早就发现了银河系里面的恒星旋转，其速度并没有随着距离的增加而降低，而是保持不变。但他认为可能是测量的问题，可能是系统误差，他尽管发表了，但是没去解释暗物质，从其他方面去解释的。
这告诉我们，在研究过程中，一些看似不起眼的蛛丝马迹，很可能会导致重要的发现。对一些特殊的现象，要深入的研究，而不是简单的把它放过去。
我们再看太阳系。按照发光物质的分布，太阳与银河系的中心大概是8KPC（编者注：KPC，千秒差距，天文学上量度距离的单位，1KPC等于一千个秒差距或者3260光年）的距离，推断出来的速度是每秒160公里，而最新的测量数据是每秒240公里。也就是说，理论上发光物质的分布得到的速度要高50%，太阳系必须存在大量的看不见的暗物质，否则太阳就飞出银河系。