宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为何会存(cún)在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的(de)证据，科学(xué)家们(men)在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律(lǜ)。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万(wàn)有引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文(wén)成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者(z磨刀霍霍向牛羊全诗，磨刀霍霍向牛羊是哪首诗上的hě)是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发(fā)星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨大(dà)磨刀霍霍向牛羊全诗，磨刀霍霍向牛羊是哪首诗上的星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学的(de)质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出(chū)星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的(de)力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测的结(jié)果却(què)让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速(sù)度(dù)，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不(bù)到的(de)物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学(xué)家(jiā)们(men)使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天体会沿(yán)着它(tā)们的轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变(biàn)。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大(dà)质量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学家们(men)通(tōng)过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释了很多(duō)不(bù)同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼(lóu)高的探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在(zài)每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一(yī)些科学(xué)家认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样(yàng)的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们(men)所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异(yì)也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。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(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们(men)极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 磨刀霍霍向牛羊全诗，磨刀霍霍向牛羊是哪首诗上的