宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自(zì)然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法(fǎ)结(jié)果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的(de)质量"，需要的(de)数据(jù)是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一(yī)次出(chū)现。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足(zú)够(gòu)大的质(zhì)量来吸(xī)引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可(kě)能(néng)就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有(yǒu)引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是(shì)可(kě)以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没(méi)有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除(chú)了(le)暗物质的(de)假说之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的(de)方式运动。但(dàn)是上(shàng)升(shēng)到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相互(hù)作用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们(men)需(xū)要(yào)对(duì)现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其(qí)他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作用就(jiù)会(huì)导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质(zhì)量将位(wèi)于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的质(zhì)量区(qū)域到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们(men)可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的(de)引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色(sè)的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对(duì)较(jiào)冷的区(qū)域，但实(shí)际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的(de)增加(jiā)，再大的胸躺下都是平的，胸明明很大但为什么一躺下就平了一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质(zhì)流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的(de)证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 再大的胸躺下都是平的，胸明明很大但为什么一躺下就平了