宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力(lì)学质(zh0031是哪个国家的区号啊，00371是哪个国家的区号ì)量的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中的各(gè)个星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在(zài)测量速(sù)度(dù)的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的(de)质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时(shí)的(de)人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天(tiān)文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却(què)让(ràng)人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家(jiā)们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛(niú)顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速(sù)度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据(jù)星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在(zài)的(de)恒星数(shù)量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在(zài)暗(àn)物质，否则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作(zuò)用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们(men)需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它(tā)们大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们(men)可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力(lì)透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究(jiū)也被(bèi)认为是(shì)暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下(xià)了(le)各(gè)相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需0031是哪个国家的区号啊，00371是哪个国家的区号(xū)要(yào)的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参(cān)与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出了(le)数十(shí)种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这可(kě)能(néng)是人(rén)类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银河(hé)系(xì)的(de)方向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动(dòng)特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的(de)用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒(lì)子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 0031是哪个国家的区号啊，00371是哪个国家的区号