宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们(men)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(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得(dé)重大(dà)天文(wén)成就的例(lì)子。但(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒(héng)星系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定其(qí)质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当(dāng)测(cè)量结(jié)果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我一文钱等于多少人民币，一贯钱相当于现在多少钱们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速度比理论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种力(lì)量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到一文钱等于多少人民币，一贯钱相当于现在多少钱宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远(yuǎn)镜测(cè)量(liàng)了(le)距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yí一文钱等于多少人民币，一贯钱相当于现在多少钱n)河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的(de)研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了(le)外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊的(de)效果，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的(de)气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就(jiù)会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些(xiē)气(qì)体所在(zài)的(de)中间区域。那么(me)我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在(zài)的迄今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过(guò)对(duì)前(qián)景(jǐng)背(bèi)景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了(le)很(hěn)多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能(néng)是人(rén)类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异(yì)也可(kě)能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一(yī)个实(shí)验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据(jù)了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 一文钱等于多少人民币，一贯钱相当于现在多少钱