宇宙(zhòu)是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百(bǎi)年(nián)来，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这些发(fā)现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些(xiē)星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生(shēng)的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人(rén)感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)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(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的(de)物(wù)质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正(zhèng)常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一(yī)种可(kě)能就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方(fān1亿等于多少万g)式运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外部场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)需要(yào)对现在(zài)的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也(yě)让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它的(de)大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科(kē)学家们(men)通过(guò)对前景背(bèi)景分离(lí)后的(de)二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物(wù)质(zhì)比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了(le)一个(gè)有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系(xì)进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的(de)时(shí)段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实(shí)际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截(jié)至目(mù)前还无法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途(tú)就是探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在(zài)通(tōng)过(guò)这样的(de)效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 1亿等于多少万