宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发(fā)现某些天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡(guǐ)异的(de)是，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它(tā)们却(què)占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是(shì)当(dāng)时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随(suí)着与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没(méi)有足够(gòu)大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的(de)距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大(dà)于(yú)理论速度(dù)，那么(me)产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物(wù)质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的(de)研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个(gè)小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动是可(kě)以(yǐ)用正常的(de)物质和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么(me)又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的(de)，这意(yì)味(wèi)着(zhe)在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的(de)方式。对于(yú)在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物(wù)质存在的(de)其(qí)他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观(guān)测(cè)者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们(men)对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。she always后面加动词原形吗，always后面加动词什么形态所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分(fēn)表(biǎo)示(shì)温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒(lì)子所需要(yào)的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见(she always后面加动词原形吗，always后面加动词什么形态jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声称观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了(le)一(yī)个(gè)有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的(de)第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什(shén)么(me)暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们也(yě)在以这(zhè)样(yàng)的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无(wú)法(fǎ)提(tí)供(gōng)相(xiāng)应的数(shù)据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的(de)效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这(zhè)一(yī)理论(lùn)得到(dào)进一(yī)步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)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 she always后面加动词原形吗，always后面加动词什么形态