宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的(de)规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究(jiū)和测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数(shù)千个(gè)星(xīng)系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量(liàng)一般会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“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(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过(guò)程(chéng)中，兹威基(jī)发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很(hěn)多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系(xì)团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量(liàng)来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测(cè)仙(xiān)女座星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他(tā)们观测(cè)的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标(biāo)准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力(lì)的理解(jiě)还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他(tā)的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星(xīng)系(xì)的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本(běn)身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级(jí)巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并(bìng)不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了(le)中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就(jiù)意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次(cì)的实(shí)验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)粒(lì)子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们(men)发(fā)现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率会在每(měi)年(nián)的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的(de)年度站姐主要是做什么的，站姐是什么干什么的信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么(me)如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致(zhì)的(de)，而另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达到(dào)完全一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的(de)周(zhōu)期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连(lián)意大(dà)利(lì)游客(kè)的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎(hū)相同的(de)实(shí)验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另(lìng)一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存(cún)在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 站姐主要是做什么的，站姐是什么干什么的