宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学(xué)无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动它(tā)的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都(dōu)是(shì)应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团之外(wài)了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上(shàng)的运行(xíng)速度(dù)就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如(rú)果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的(de)运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度(dù)远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度(dù)的(de)原因很(hěn)可(kě)能就是存在(zài)着(zhe)一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的(de)引力效(xiào)应将(jiāng)星系(xì)聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但(dàn)是科学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的(de)另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们(men)大部分(fēn)的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们(men)之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了(le)很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了(le)数(shù)十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用(卸妆水直接用手弄行吗，卸妆水可以直接涂到脸上吗yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多(duō)年的数据收集(jí)，人(rén)们发(fā)现了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为(wèi)什(shén)么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)也在(zài)以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳(yáng)的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的(de)时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不(bù)影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期(qī)性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相(xiā卸妆水直接用手弄行吗，卸妆水可以直接涂到脸上吗ng)同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发(fā)现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前(qián)提(tí)是要先找(zhǎo)到(dào)暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢(huān)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 卸妆水直接用手弄行吗，卸妆水可以直接涂到脸上吗