宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出(chū)现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并(bìng)且发威尔士首都是哪个城市 威尔士是哪个国家现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应(yīng)用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各(gè)个星系的光(guāng)度。威尔士首都是哪个城市 威尔士是哪个国家>

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它们(men)束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种神(shén)秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的(de)人(rén)们对(duì)这样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一(yī)次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特(tè)福(fú)特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但(dàn)是他(tā)们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足(zú)够大(dà)的质量(liàng)来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的(de)力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测(cè)量(liàng)了(le)距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么(me)产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存(威尔士首都是哪个城市 威尔士是哪个国家cún)在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的(de)微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系(xì)当(dāng)中(zhōng)存在的(de)恒星数量却(què)只有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的物质和(hé)力(lì)学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另(lìng)一(yī)个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物(wù)质的假说之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人(rén)类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在的(de)物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在(zài)星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全(quán)彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不(bù)是(shì)真(zhēn)的(de)被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量(liàng)的东(dōng)西的引力，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了(le)很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学(xué)家们(men)已经提出了(le)数十种(zhǒng)的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会(huì)产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们(men)又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建立了(le)一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的(de)季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在(zài)这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的(de)数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不(bù)会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)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 威尔士首都是哪个城市 威尔士是哪个国家