宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道(dào)出(chū)现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发(fā)星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质量的(de)计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个(gè)星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很多星系的(de)速(sù)度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种说法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结果却(què)让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有足够大的(de)质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的(de)研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是(shì)不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们(men)所理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗(àn)物质存在的(de)其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所(suǒ)没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将(jiāng)位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它(tā)的质(zhì)量(liàng)区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全(quán)彩的高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多(duō)星(xīng)系(xì)似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本(běn)身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被(bèi)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(tiān)体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的(de)粒(lì)子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互华人在菲律宾危险吗，中国人在菲律宾安全吗作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的(de)存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻(xún)找这些(xiē)不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要(yào)的(de)实(shí)验方式(shì)也(yě)不(bù)相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集(jí)，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗(àn)物(wù)质的(de)第(dì)一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕(rào)着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么(me)如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途(tú)就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 华人在菲律宾危险吗，中国人在菲律宾安全吗