宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年当(dāng)中进行了(le)超过50次(cì)的(de)长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万有引力定(dìng)律的(de)时(shí)候，他(tā)们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有(yǒu)未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些(xiē)发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会(huì)使用到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测(cè)量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各(gè)个星系相(xiāng)对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大(dà)的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)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(zhóu)上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗(àn)物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外恒(héng)星(xīng)轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行(xí雨水像从盆里泼出来一样比喻雨大势急的四字词语 形容下暴雨的四字词语ng)了(le)40个(gè)小时的详细(xì)测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空(kōng)间中的(de)工作方(fāng)式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互(hù)作用则是(shì)不同的方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星系团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需(xū)要对现在的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量(liàng)都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于(yú)所(suǒ)有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么(me)来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质(zhì)量超级(jí)巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的(de)光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经提出了(le)数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声(shēng)称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一(yī)些科(kē)学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银(yín)河系(xì)的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而(ér)在(zài)6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)雨水像从盆里泼出来一样比喻雨大势急的四字词语 形容下暴雨的四字词语达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由(yó雨水像从盆里泼出来一样比喻雨大势急的四字词语 形容下暴雨的四字词语u)于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台(tái)新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研(yán)究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 雨水像从盆里泼出来一样比喻雨大势急的四字词语 形容下暴雨的四字词语