宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu)引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行(xíng)轨道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红(hóng)移测(cè)量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论(lùn)上要(yào)快得多(duō)，按照牛(niú)顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星(xīng)系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯特福特(tè)在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释(shì)暗(àn)物(wù)质(zhì)的存(cún)在，这种方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗(àn)物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距(jù)离星系(xì)中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系(xì)的(de)运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不到(dào)的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在(zài)了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的(de)规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我(wǒ)们(men)需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰(pèng)撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系(xì)团大(dà)部(bù)分的(de)质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高(gāo)清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的(de)天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无(wú)生日快乐缩写HBD，hb生日快乐缩写阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多(duō)亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动(dòng)所需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月(yuè)份达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时(shí)段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然(rán)也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度(dù)周期(qī)信号的差异也可(kě)能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的(de生日快乐缩写HBD，hb生日快乐缩写)积雪，甚至(zhì)连(lián)意大(dà)利游客的(de)数(shù)量也(yě)符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立(lì)了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无(wú)法提供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视(shì)野是哈(hā)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的(de)用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们(men)只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是(shì)要(yào)先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：IDC站长站，IDC站长，IDC资讯--IDC站长站 生日快乐缩写HBD，hb生日快乐缩写