宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了(le)超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道(dào)的(de)异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星(xīng)系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛出星系(xì)团(tuán)之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一(yī)种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了这样部分不(bù)可(kě)见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是(shì)他(tā)们(men)观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实(shí)际(jì)速度远远大于(yú)理论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存在(zài)的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须(xū)存(cún)在暗(àn)物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪(guài)的是(shì)，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所(suǒ)理解的(de)方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么(me)我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被扭曲(qū)了(le)，也不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的(de)解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的(de)温(wēn)差(chà)只有万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单(dān)的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在(zài)着某种类(lèi)型的(de)粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的(de)科(kē)学家声称(chēng)观(guān)测到了(le)某种信(xìn)号。经过(guò)了(le)20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一(yī)些科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dān两害相权取其轻,两利相权取其重，两权相害取其轻正确说法是什么意思g)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里两害相权取其轻,两利相权取其重，两权相害取其轻正确说法是什么意思/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的(de)差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的(de)效(xiào)应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更(gèng)新的(de)动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 两害相权取其轻,两利相权取其重，两权相害取其轻正确说法是什么意思