宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且发现了(le)海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是(shì)星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的(de)巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量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(xīng)系团之外了(le)，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但(dàn)是(shì)它们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让人感到不(bù)可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的(de)增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速(sù)度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系(xì)的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实(shí)际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河日本还有能力侵华吗，日本敢不敢侵略中国系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)是(shì)可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和(hé)力学(xué)定律来解(jiě)释(shì)的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被(bèi)附近的(de)另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的(de)天体会(huì)沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念，指的(de)是(shì)在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这(zhè)意味着我们(men)需要对(duì)现在(zài)的物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大(dà)部(bù)分(fēn)的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域(yù)并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄(qì)今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留(liú)下(xià)了(le)各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的(de)部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万(wàn)分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很(hěn)多(duō)不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存(cún)在(zài)着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不(bù)参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什(shén)么(me)？科(kē)学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河(hé)系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的(de)时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号(hào)的差异也可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和(hé)第一(yī)个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是(shì)由于(yú)这个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科(kē日本还有能力侵华吗，日本敢不敢侵略中国)学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种暗(àn)物质效应(yīng)，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 日本还有能力侵华吗，日本敢不敢侵略中国