宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们(men)发(fā)现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的(de)时候，他(tā)们(men)就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研(yán)究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的(de)形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无(wú)法将它(tā)们束(shù)缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出(chū)了(le)这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天(tiān)文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特(tè)在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是一面亲上边一面膜下边的，一面亲上边一面膜下边打扑克测量星系当(dāng)中气一面亲上边一面膜下边的，一面亲上边一面膜下边打扑克体在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们(men)的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的(de)原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就是(shì)存(cún)在着(zhe)一(yī)种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一(yī)项(xiàng)新的(de)研究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个(gè)反常(cháng)的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但(dàn)是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正常(cháng)的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们(men)所(suǒ)理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大(dà)的(de)质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大(dà)部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)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(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在(zài)的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的(de)部分表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测(cè)器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了(le)最(zuì)慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所观(guān)测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号。当(dāng)然(rán)也(yě)可能(néng)有其他的情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在，它们(men)极有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正(zhèng)在通过这样的(de)效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是(shì)要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，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 一面亲上边一面膜下边的，一面亲上边一面膜下边打扑克