宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当(dāng)中进行了(le)超过(guò)50次的(de)长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文成(chéng)就的例(lì)子。但是(shì)这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动(dòng)力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)小鬼难缠的上一句是怎么说的，小鬼难缠的上一句是怎么说的呢”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福特在(zài)观测仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说，距(jù)离(lí)中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们(men)观(guān)测(cè)的(de)结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的(de)力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚(jù)集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗(àn)物(wù)质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了(le)外部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的(de)星(xīng)团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的(de)质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)小鬼难缠的上一句是怎么说的，小鬼难缠的上一句是怎么说的呢宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间(jiān)的(de)温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们(men)通(tōng)过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子(zi)，它(tā)们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的探(tàn)测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测(cè)到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在(zài)以这样的速度(dù)在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同(tóng)时地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到(dào)完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南(nán)半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实(shí)验(yàn)室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的(de)视野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生(shēng)命进化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 小鬼难缠的上一句是怎么说的，小鬼难缠的上一句是怎么说的呢