宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和(hé)测量后发星(xīng)系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相对(duì)于星(xīng)系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了(le)，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系(xì)团中很多(duō)星系的(de)速度(dù)比理(lǐ)论上要快得(dé)多(duō)，按(àn)照牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力(lì)量来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特(tè)在观测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在(zài)其(qí)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感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如(rú)果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科(kē)学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的(de)研究人(rén)员开始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这(zhè)个(gè)现象的原因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新的(de)研究当中(zhōng)，科学(xué)家们(men)发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了(le)一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定律来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要(yào)对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还(hái)有(yǒu)关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的(de)急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什(shén)么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能(néng)是(shì)超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了(le)这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了(le)各(gè)相同性的微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色(sè)则(zé)表示相(xiāng)对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景分离(lí)后的(de)二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发(fā)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，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变(biàn)得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子，它们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相互(hù)作用的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)实验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地中国最早的朝代，中国最早的皇帝是谁球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的(de)方向与(yǔ)太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是理论上中国最早的朝代，中国最早的皇帝是谁(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前(qián)的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室(shì)是一样的(de)。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个(gè)关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 中国最早的朝代，中国最早的皇帝是谁