宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学(xué)无(wú)法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却(què)没有发(fā)现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当(dāng)天文学(xué)家们(men)发现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就(jiù)会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各(gè)个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的(de)物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不可(kě)见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的(de)恒星在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有足够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了(le)距(jù)离(lí)星系(xì)中心更(gèng)远距(jù)离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系(xì)也不(bù)例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物质的存(cún)在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯(wéi)一可以(yǐ)解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和(hé)银河系不多(duō)，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系必须存(cún)在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部分的(de)质量将位于(yú)所有这些(xiē)气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到(dào)很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区(qū)域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被(bèi)观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色(sè)的(de)部(bù)分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了数(shù)十种的假想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(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(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可(kě)能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一(yī)致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特(tè)征和第(dì)一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的(de)望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野(yě)是哈勃(bó)红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存(cún)在(zài)，它们极(jí)有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在(zài)呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 无丝竹之乱耳的之是什么用法，无丝竹之乱耳的之是什么词性