宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在(zài)摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力定律所取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

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

第(dì)二种是动力(lì)学质量的计算，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(tuán)的运(yùn)动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的(de)存在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原(yuán)因很可能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质(zhì)，是这些暗(àn)物质(zhì)的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)的(de)遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地(dì)球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物(wù)质和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一(yī)种可能就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互(hù)作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各(gè)相同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来(lái)不(bù)应该是(shì)这样的，而(ér)随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样。一些科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物(wù)质会(huì)产生周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的(de)时间(jiān)，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向(xiàng)是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则(zé)与六朝是指哪六朝(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信号的差异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的(de)用途就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说是生(shēng)命进化的(de)一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通过(guò)这样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)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 六朝是指哪六朝