宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在(zài)科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异(yì)常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的(de)尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就(jiù)可(kě)以确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据(jù)是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质(zhì)量(liàng)的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在(zài)观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解(jiě)释(shì)的(de)。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不(bù)是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区(qū)域(yù)并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实(shí)际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值(zhí)图(tú)像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能(néng)够找黑玛瑙和红玛瑙哪个好，黑玛瑙为什么又叫短命石(zhǎo)到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到(dào)了(le)暗物(wù)质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学(xué)家认为这可(kě)能(néng)是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一(yī)个(gè)直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正(zhèng)好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的(de)数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的(de)季节(jié)与之(zhī)前的(de)实(shí)验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目(mù)前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷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)的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它(tā)们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么(me)遍(biàn)布(bù)宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的效应创(chuàng)造(zào)生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 黑玛瑙和红玛瑙哪个好，黑玛瑙为什么又叫短命石