宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通(tōng)过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王(wáng)星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这(zhè)些(xiē)发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我们(men)上(shàng)升到(dào)星系(xì)或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速度的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们(men)却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的(de)质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒(héng)星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会(huì)使用一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家(jiā)还发(fā)现了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物(wù)质，否则(zé)就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是科(kē)学(xué)家(jiā)们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正(zhèng)常的(de)物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的(de)理解还不(bù)够全(quán)面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的(de)方式。对(duì)于在星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的(de)中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过(guò)什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(d公元1世纪是哪一年到哪一年，公元1世纪是什么年代à)的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上(shàng)的观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使身(sh公元1世纪是哪一年到哪一年，公元1世纪是什么年代ēn)后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物(wù)质。

所以当(dāng)人(rén)们(men)对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量(liàng)区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了(le)公元1世纪是哪一年到哪一年，公元1世纪是什么年代这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果(guǒ)能(néng)够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科(kē)学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需(xū)要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的(de)宽视场仪器(qì)提(tí)供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外(wài)仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望(wàng)远镜其(qí)中一个(gè)关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 公元1世纪是哪一年到哪一年，公元1世纪是什么年代