宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的(de)自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力(lì)学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出(chū)来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的(de)速(sù)度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它(tā)们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一(yī)种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基(jī)于这(zhè)种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)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(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速(sù)度(dù)的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发现了(le)一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中存在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学(xué)家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对引(yǐn)力的(de)理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式(shì)。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的(de)物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于(yú)暗物质存在(zài)的(de)其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年(nián)的子(zi)弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星(xīng)系似(shì)乎(hū)被(bèi)拉伸产生(shēng)了(le)巨(jù)大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和我们地(dì)球上的观(guān)测(cè)者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较(jiào)冷的(de)区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，i如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的(de)粒(lì)子，它们不(bù)参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻(xún)找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过(guò)了20多年的数(shù)据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的(de)年度信(xìn)号呢(nie)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月份(fèn)的时(shí)候，地(dì)球(qiú)与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论的(de)有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运(yùn)动特征和(hé)第一个实(shí)验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提(tí)供相(xiāng)应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用(yòng)途(tú)就(jiù)是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有(yǒu)可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步(bù)的(de)证(zhèng)实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通过这样的(de)效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先找到暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉(jué)得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 i