宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学(xué)家们(men)在(zài)过去(qù)的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们(men)发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围(wéi)一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天(tiān)文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系(xì)当中如果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外(wài)围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速(sù)度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个现象的(de)原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速(sù)度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间(jiān)的(de)相互(hù)作用(yòng)则(zé)是(shì)不同的(de)方式。对于在星系(xì)团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我们(men)需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质(zhì)存在(zài)的(de)迄今为止最好(hǎo)的(de)理个子矮可以抱着做，矮个子抱起来做论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的(de)微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当(dāng)中恒星运动(dòng)所需(xū)要(yào)的暗(àn)物质比例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其(qí)他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科(kē)学(xué)家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的(de)季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物(wù)质流的(de)运动(dòng)特(tè)征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格个子矮可以抱着做，矮个子抱起来做雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到(dào)进(jìn)一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的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 个子矮可以抱着做，矮个子抱起来做