宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天(tiān)文学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量(liàn劲仔深海小鱼是什么鱼做的，劲仔小鱼是海鱼还是淡水鱼g)。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距离(lí)中(zhōng)心越远的(de)恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人(rén)感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大的质量来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系(xì)中心(xīn)的(de)距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系中心更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的(de)力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实(shí)际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在(zài)着一(yī)种我(wǒ)们看不(bù)到(dào)的物(wù)质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上的微(wēi)小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动是(shì)可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的(de)相互(hù)作(zuò)用，科学(xué)家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行(xíng)修正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在(zài)的其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域(yù)到(dào)底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级(jí)巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它(tā)们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了(le)很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规(guī)物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每(měi)年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质(zhì)的第(dì)一(yī)个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期(qī)性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕劲仔深海小鱼是什么鱼做的，劲仔小鱼是海鱼还是淡水鱼(rào)着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同(tóng)的(de)信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数(shù)据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证(zhèng)据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动(dòng)力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 劲仔深海小鱼是什么鱼做的，劲仔小鱼是海鱼还是淡水鱼