宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者人+工念什么 人工念什么姓是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团(tuán)中的各个星(xīng)系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或(huò)者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的(de)速(sù)度比理论上要(yào)快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它(tā)们束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不(bù)可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其轨(guǐ)道(dào)上的运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却让人(rén)感到(dào)不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会(huì)使用一种相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系(xì)当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系(xì)位于银(yín)河系的(de)第(dì)三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)人+工念什么 人工念什么姓乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的(de)望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附(fù)近没有(yǒu)任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗物(wù)质的假(jiǎ)说之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不(bù)同尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)则是不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在星系的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨(jù)大(dà)的(de)天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的光都(dōu)发生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究也被认为是(shì)暗物(wù)质存(cún)在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的(de)区域(yù)，但实(shí)际上它们(men)之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子(zi)的存在(zài)，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)，人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认为(人+工念什么 人工念什么姓wèi)这可能是人(rén)类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太(tài)阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的(de)差异也可(kě)能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的(de)数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一个(gè)重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的(de)大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 人+工念什么 人工念什么姓