宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的(de)长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学(xué)的质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数(shù)据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力学质量的(de)计(jì)算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的(de)运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的(de)质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起(qǐ)作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人们对这样(yàng)的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观(guān)测仙(xiān)女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持大清道光元年是哪一年，道光元年是哪一年到哪一年不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从(cóng)这(zhè)时(shí)开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗(àn)物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们(men)使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那(nà)么(me)又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它(tā)的(de)附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的理解还(hái)不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是(shì)不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发(fā)现也让很(hěn)多人(rén)认为(wèi)暗(àn)物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于(yú)暗(àn)物质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部分的(de)普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(w大清道光元年是哪一年，道光元年是哪一年到哪一年àn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是真的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什(shén)么(me)问(wèn)题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)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)者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的(de)微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离(lí)后的(de)二值(zhí)图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该(gāi)是这(zhè)样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是(shì)一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么(me)？科学(xué)家们已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意(yì)大(dà)利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是一(yī)样。一(yī)些科学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样(yàng)的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银(yín)河系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗(àn)物(wù)质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异(yì)也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的(de)季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实(s大清道光元年是哪一年，道光元年是哪一年到哪一年hí)验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米实(shí)验(yàn)室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是(shì)我更(gèng)新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 大清道光元年是哪一年，道光元年是哪一年到哪一年