宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们(men)上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的(de)计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的(de)形式所存(cún)在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程(chéng)中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星(xīng)系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对(duì)这(zhè)样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银(yín)河系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是(shì)存(cún)在着一种我们(men)看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河(hé)系(xì)不(bù)多，但是星系(xì)当(dāng)中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了(le)40个(gè)小时(shí)的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附(fù)近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系(xì)尺度中的(de)天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互作(zuò)用则是(shì)不同的(de)方式。对于(yú)在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在(zài)的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这(z丧尸最怕什么东西，丧尸最怕什么颜色hè)样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们(men)地(dì)球(qiú)上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量(liàng)超(chāo)级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度(dù)较(jiào)高的(de)区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这(zhè)样(yàng)的，而随(suí)着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过(guò)引力(lì)来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的(de)存在，就(jiù)相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不(bù)同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的(de)实(shí)验(yàn)方式(shì)也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科学家声称观(guān)测(cè)到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在丧尸最怕什么东西，丧尸最怕什么颜色以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的(de)，而另外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在(zài)实际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南(nán)半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的(de)实(shí)验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质(zhì)所存(cún)在的(de)非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供的视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的(de)用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 丧尸最怕什么东西，丧尸最怕什么颜色