宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的(de)长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的(de)异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或(huò)者(zhě)是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千(qiān)个(gè)星系所组(zǔ)成的(de)巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的(de)计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相(xiāng)对于星(xīng)系团的(de)运(yùn)动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量(liàng)来源(yuán)于某(mǒu)种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯(kěn)特福(fú)特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人(rén)感到不可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们(men)会使用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并(bìng)不(bù)符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在(zài)了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度，估直径26厘米等于多少寸，26厘米等于多少寸英寸算(suàn)在星系(xì)当中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系(xì)存(cún)在。造成这些(xiē)现象的(de)除(chú)了暗(àn)物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的理解(jiě)还(hái)不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系(xì)团之间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙(méng)德(dé)理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星团，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在(zài)中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本身并不是真(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球上的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气直径26厘米等于多少寸，26厘米等于多少寸英寸体被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直接(jiē)通过(guò)了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除(chú)此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的(de)微波辐(fú)射(shè)。其中红(hóng)色的部(bù)分(fēn)表示(shì)温度(dù)较(jiào)高的(de)区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们(men)需(xū)要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的(de)存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际证据(jù)。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人(rén)类为(wèi)了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣(qù)的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而另外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可(kě)以用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的(de)周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学(xué)家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得(dé)到相(xiāng)同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质存在的实际(jì)证据(jù)。那(nà)么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 直径26厘米等于多少寸，26厘米等于多少寸英寸