宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的(de)几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通(tōng)过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系(xì)相对(duì)于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不(bù)以可(kě)见光的(de)形式(shì)所存在，我们(men)无(wú)法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星(xīng)的旋(xuán)转速度(dù)几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)。如果出(chū)现异(yì)常(cháng)的(de)结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元(yuáenjoy可数吗，joy可不可数n)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存(cún)在(zài)着(zhe)一(yī)种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质量(liàng)占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一(yī)项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现(xiàn)了(le)一(yī)个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该(gāi)星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部(bù)场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的(de)普通质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量(liàng)区域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明(míng)显地看到(dào)很多星(xīng)系(xì)似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和(hé)我们(men)地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直(zhí)接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗(àn)物质存在(zài)的(de)迄(qì)今为止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了(le)130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性(xìng)的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与(yǔ)解释星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处的地(dì)下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上最大(dà)的(de)地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们(men)发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学(xué)家认为(wèi)这可(kě)能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗(àn)物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达(dá)到了(le)最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实(shí)验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的(de)望远镜，这台(tái)太enjoy可数吗，joy可不可数(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的(de)宽视(shì)场仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果这一(yī)理(lǐ)论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味(wèi)着人类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你enjoy可数吗，joy可不可数们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 enjoy可数吗，joy可不可数