宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文淀粉勾芡后为什么会变稀，勾芡不泄汤的秘诀学家们(men)发现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的(de)各(gè)个星(xīng)系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测量(liàng)结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星(xīng)系(xì)团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星(xīng)系(xì)团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了(le)，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大(dà)部(bù)分(fēn)的(de)质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才(cái)再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结(jié)果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚(jù)集在了一(yī)起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物(wù)质的存(cún)在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的(de)速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发(fā)现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们(men)使用最(zuì)先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的(de)除了暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所(suǒ)理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大(dà)的(de)质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的(de)相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那么(me)我们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨(jù)大的(de)形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球(qiú)上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之(zhī)后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们(men)已经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可(kě)能(néng)有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个(gè)几(jǐ)乎相同的(de)实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)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孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 淀粉勾芡后为什么会变稀，勾芡不泄汤的秘诀