宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在(zài)摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨(cí)兹威(wēi)基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质压在玻璃窗边c，在窗户边c量”竟然是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可见光(guāng)的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很(hěn)多星(xīng)系(xì)的(de)速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人(rén)们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的(de)原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么(me)又有(yǒu)人提(tí)出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没(méi)压在玻璃窗边c，在窗户边c有任何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和(hé)星团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会导(dǎo)致(zhì)温度的(de)急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是(shì)不是(shì)集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照(zhào)片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中间(jiān)，而是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)通过对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经(jīng)提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不(bù)同的(de)目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地(dì)学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能(néng)是人(rén)类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗(àn)物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是(shì)一样(yàng)的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存(cún)在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会(huì)意味(wèi)着人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 压在玻璃窗边c，在窗户边c