宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的(de)几十(shí)年当中进行了超过50次的(de)长期实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发(fā)现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都(dōu)是在(zài)恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移(yí)测(cè)量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的(de)速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照牛俄罗斯是资本主义还是社会主义(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们(men)束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它(tā)们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的(de)一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观(guān)测(cè)的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒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(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速(sù)度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分的普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(de)时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测(cè)者(zhě)之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质(zhì)，图(tú)形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质(zhì)就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的(de)目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越(yuè)着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕(rào)太(tài)阳俄罗斯是资本主义还是社会主义(yáng)的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全(quán)一(yī)致，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信号的(de)差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的(de)数量也(yě)符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前(qián)的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)俄罗斯是资本主义还是社会主义暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关(guān)键的(de)用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科(kē)学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 俄罗斯是资本主义还是社会主义