宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过(guò)引力在(zài)摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法(fǎ)结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围。

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

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的(de)计算(suàn)，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的(de)运动(dòng)速度(dù)。当测量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们(men)束(shù)缚在星(xīng)系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之(zhī)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(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(f乌蒙山连着山外山是什么歌，乌蒙山连着山外山是什么歌曲ēn)不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部(bù)分的(de)质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观(guā乌蒙山连着山外山是什么歌，乌蒙山连着山外山是什么歌曲n)测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这(zhè)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(jiā)们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实(shí)际(jì)速(sù)度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应将星系(xì)聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多(duō)的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现(xiàn)了(le)一个(gè)反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的(de)轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互(hù)作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们(men)通过什(shén)么(me)来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全(quán)彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的(de)天(tiān)体和我们地球(qiú)上的(de)观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下(xià)了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的(de)区(qū)域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景(jǐng)分离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会减小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式(shì)也不相同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家认为这可(kě)能(néng)是人类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什(shén)么(me)暗物质会(huì)产生周期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来解释(shì)，研(yán)究人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提(tí)供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)，它(tā)们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 乌蒙山连着山外山是什么歌，乌蒙山连着山外山是什么歌曲