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然而我们看到的辐射并没有抑制大尺度结构的种子的生长。
符合逻辑的结论就是:宇宙中存在一些物质不和辐射发生作用,这些物质的引力激发了它们周围大尺度结构的生长。
另外,存在于不同距离尺度下的结构可以提供珍贵的信息,我们可以利用它们研究极大距离下引力是如何作用的。
其次,宇宙的大尺度结构也可以被当成尺子,用来测量宇宙的大小以及它膨胀了多少。
这是因为原初的波纹有一个特征长度。
通过比较这些宇宙微波背景辐射中波纹的尺度和我们周围大尺度结构的尺度,我们就可以比较直接地弄清楚宇宙膨胀了多少(因为前者是后者的源头)。
这导致了另一个惊人的结果。
假设宇宙膨胀是由物质的引力场主导的话,宇宙好像膨胀得太多了。
换句话说,晚期宇宙的尺子好像太长了。
现在让我们来考虑比上述的星系长城尺度小得多的情况。
小尺度下的天体(如恒星和星系)的运动速度不见得比宇宙膨胀的速度慢。
这些天体的运动和相互作用非常复杂,分析起来也困难得多。
现在,研究这种情况的最好办法是利用电脑做超大型多体模拟。
这些天体存在的空间,如爱因斯坦描述的那样在膨胀,但它们之间的相互作用还是可以很好地用牛顿引力来描述。
这是牛顿理论的一个重要延伸,而且一般被认为是比较可靠的方法。
让我们来看看这个尺度下人们如何研究引力。
首先我们可以记录星系的运动,以及它们形成的大尺度结构的形状。
这是一项比较棘手的工作,因为人们很难把有关天体在宇宙中发生的所有物理过程的效应都包括进来。
比如说,一颗超新星可能阻断结构的生长,而气体云却能增强它。
然而人们还是可以给这些现象建立模型。
21世纪以来,这项工作取得了大量成果。
和以前的结果一样,人们越来越确定宇宙中存在一些无法直接观测的物质,它们的引力场造成了观测结果中星系和星系团的运动。
第二种方法是观察星系和星系团导致的光线偏折。
你应该还记得太阳能够偏折靠近它的星光,爱丁顿当年正是利用它让世界相信爱因斯坦的理论是对的。
这也适用于星系。
我们可以看到来自遥远的星系的光是如何被近处的星系折弯的,这一过程被称为引力透镜(gravitationallensing)。
这一效应一般来说比较微弱,想看到它们是一项巨大的挑战。
然而,如果我们恰好看到了那些被引力场折弯的星系,或者收集了足够的数据,那我们就可以利用它们来确定存在于空间中的引力场的分布。
人们再一次发现空间中的引力场比我们期望的要多——如果空间中只存在我们可以直接看到的天体的话。
宇宙中似乎存在很多的质量,它们的引力场折弯了光线,但并不和光发生其他相互作用。
折弯的具体程度可能同时也暗示了星系及星系团尺度下引力作用的性质。
对于更小尺度,我们可以观察单个星系的情况。
早在20世纪70年代,人们就发现星系旋转的速度太快了。
我的意思是,如果星系内引力的来源仅仅是可见物质(大部分是恒星和气体),那么我们就可以观察到周围星系旋转的速度快到把自己给撕裂。
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