宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地(dì)方，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要(yào)的(de)数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各个(gè)星系(xì)相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一(yī)顾。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距(jù)离(lí)的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能就是(shì)存在着(zhe)一种我们(men)看不(bù)到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物(wù)质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力(lì)学定律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力(lì)之(zhī)间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的(de)概念，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他的(de)理论(lùn)证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所(suǒ)没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过(guò)什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的(de)形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地(dì)球上的观(guān)测(cè)者之(zhī)间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的(de)时候，发现它的(de)大质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测(cè)到(dào)的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释(shì)了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实(shí)验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于(yú)寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的(de)平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来解释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室(shì)正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的(de)证据了(le)。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无(wú)法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢