宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么(me)？人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行(xíng)了超过50次的(de)长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的(de)天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王星的(de)存(cún)在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和(hé)测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测(cè)量(liàng)星系团(tuán)中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们(men)对这样的一种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在(zài)观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系(xì)当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物(wù)质，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的(de)原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着(zhe)在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间的相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的(de)质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明(míng)显地看到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜钢琴里面小快板的速度是多少，钢琴中小快板是什么意思出了什么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并(bìng)在两边(biān)形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对(duì)前景背(bèi)景分离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像(xiàng)进(jìn)行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，钢琴里面小快板的速度是多少，钢琴中小快板是什么意思如果(guǒ)宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐(fú)射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物(wù)质比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒(lì)子的(de)存在(zài)，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质(zhì)存在的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么？科学家们(men)已经(jīng)提(tí)出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性(xìng)的发(fā)现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的(de)第一(yī)个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信号(hào)的(de)差异也(yě)可(kě)能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无(wú)法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研(yán)究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的(de)大(dà)前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 钢琴里面小快板的速度是多少，钢琴中小快板是什么意思