宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学(xué)家(jiā)们在过(guò)去(qù)的(de)几十年(nián)当(dāng)中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他(tā)们(men)就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定(dìng)有未(wèi)知(zhī)的天体通(tōng)过引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用(yòng)万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹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(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的(de)形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿(dùn)的(de)运动(dòng)学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中心更(gèng)远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的(de)望(wà遥控蝴蝶是什么样的，遥控蝴蝶的作用ng)遥控蝴蝶是什么样的，遥控蝴蝶的作用远镜对其进行了40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的(de)理(lǐ)解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在(zài)行(xíng)星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域(yù)到遥控蝴蝶是什么样的，遥控蝴蝶的作用底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的(de)二(èr)值图(tú)像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物(wù)质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不(bù)参与任何(hé)其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验(yàn)方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了(le)一个(gè)有趣(qù)的事情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第(dì)一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移(yí)动，那么(me)如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年(nián)则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的(de)季(jì)节与(yǔ)之前(qián)的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和(hé)第(dì)一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的(de)宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗(àn)物质存(cún)在，它们(men)极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)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 遥控蝴蝶是什么样的，遥控蝴蝶的作用