宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出(chū)现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力(lì)定(dìng)律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引力定律所取得重大(dà)天文(wén)成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可(kě)见光(guāng)的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们(men)对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，在(zài)星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射(shè)电(diàn)望(wàng)远镜测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实(shí)际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论(lùn)速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不(bù)到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星(xī河粉和米饭哪个热量高，吃河粉和米饭哪个更容易胖ng)之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的(de)星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其(qí)进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系(xì)剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在(zài)的(de)物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅(fú)降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可以(yǐ)明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之(zhī)外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的(de)区(qū)域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家们(men)通过(guò)对前(qián)景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质(zhì)的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底(河粉和米饭哪个热量高，吃河粉和米饭哪个更容易胖dǐ)是什么(me)？科学家们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去(qù)的(de)几(jǐ)十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们(men)已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发(fā)现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)与太阳(yáng)环绕(rào)银河(hé)系的方(fāng)河粉和米饭哪个热量高，吃河粉和米饭哪个更容易胖向(xiàng)是一致(zhì)的，而(ér)另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数(shù)量也符合这(zhè)个(gè)周期(qī)的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的(de)实(shí)验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据(jù)了(le)。但(dàn)是由(yóu)于这个(gè)实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目(mù)前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个(gè)关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的(de)一个(gè)重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的(de)动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 河粉和米饭哪个热量高，吃河粉和米饭哪个更容易胖