宇宙是(shì)“人为制(zhì)造(zào)”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运(yùn)行(xíng)轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了(le)海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星(xīng)系(xì)被引力(lì)束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过(guò)程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系的(de)速度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒(héng)星(xīng)的旋转速(sù)度几(jǐ)乎(hū)保(bǎo)持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了(le)距(jù)离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们(men)看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的(de)研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系(xì)当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其(qí)进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大(dà)星系(xì)剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的(de)理解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星系和(hé)星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而(ér)是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人(rén)们对(duì)子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到(dào)的(de)质量气(qì)体被(bèi)卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的(de)，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)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(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人类发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的(de)周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他(tā)的情况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南(nán)半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季(jì)节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个(gè)实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应(yīng)的数(shù)据支(zhī)持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远恋爱初期很平淡还有必要谈吗，有男朋友却感觉不像在谈恋爱镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过恋爱初期很平淡还有必要谈吗，有男朋友却感觉不像在谈恋爱这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 恋爱初期很平淡还有必要谈吗，有男朋友却感觉不像在谈恋爱