宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候(hòu)，他们(men)就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未(wèi)知的(de)天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以(yǐ)确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的(de)各(gè)个星系相对于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了(le)，或者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的(de)形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的质量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的人们(men)对(duì)这样的(de)一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持(chí)不(bù)变。可是(shì)根据牛(niú)顿的(de)万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的(de)结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象(xiàng)的(de)原(yuán)因。在(zài)一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家还发现了一(yī)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(dà)小和银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河(hé)系(xì)的千分(fēn)之(zhī)一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用(yòng)最先进(jìn)的(de)望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那(nà)么(me)又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没(méi)有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的(de)假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方(fāng)式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的(de)相互(hù)作(zuò)用，科学(xué)家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本(běn)身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是(shì)这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最(zuì)好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下(xià)了(le)各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能(néng)够找到(dào)这种粒子(zi)的(de)存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的(de)实验(yàn)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(kàn)不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实(shí)验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这(zhè)个(gè)理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客(kè)的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在(zài)这里可(kě)以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望(wàng)远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物(乔丹有多高wù)质正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们(men)觉得(dé)暗物(wù)质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 乔丹有多高