宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实(shí)验，但是(shì)却(què)没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者(zhě)是(shì)星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量(liàng)后发(fā)星系(xì)团的(de)质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个(gè)星系相对于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在(zài)，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原因(yīn)很可(kě)能就是(shì)存(cún)在(zài)着一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越(yuè)多(duō)的(de)研究人(rén)员(yuán)开始相信(xìn)暗(àn)物质的(de)存在。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这(zhè)个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新的(de)研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪(guài)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)物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在(zài)的其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xià忝列门墙是什么意思，有幸忝列是什么意思ng)距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大(dà)部分(fēn)的普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它(tā)的质量区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离(lí)后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物(wù)质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波背景辐(fú)射(shè)的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学家们(men)已经提出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的(de)假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的(de)实(shí)验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年(nián)的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每(měi)年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物(wù)质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的(de)数量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的(de)运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子(zi)天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过(guò)这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大(dà)前提是(shì)要(yào)先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 忝列门墙是什么意思，有幸忝列是什么意思