宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在(zài)科学无法解释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学(xué)数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们(men)上升到(dào)星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的(de)质(zhì)量所产生的(de)引力是无法将它(tā)们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的(de)质量。只是当时(shí)的人们(men)对这(zhè)样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元素，发(fā)现它们(men)的旋(xuán)转速(sù)度并不(bù)符(fú)合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)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)心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看(kàn)不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有(yǒu)任何星系存(cún)在。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的(de)星团，它(tā)们大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者比玉皇大帝还大的是谁，比玉皇大帝还厉害的是谁之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其中红(hóng)色(sè)的部(bù)分表示(shì)温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的(de)二(èr)值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来(lái)不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微比玉皇大帝还大的是谁，比玉皇大帝还厉害的是谁波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实(shí)验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可(kě)能(néng)是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系(xì)的(de)平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可(kě)能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利(lì)游客的(de)数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在(zài)南(nán)半(bàn)球建(jiàn)立(lì)了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是(shì)生命(mìng)进化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 比玉皇大帝还大的是谁，比玉皇大帝还厉害的是谁