宇(yǔ)宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星(xīng)的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基(jī)正在研(yán)究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到(dào)两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系(xì)团的(de)运动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，在星系(xì)当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外(wài)围(wéi)的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测(cè)量了(le)距离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能(néngn. v. adj. adv.是啥，英语词性分类12种及缩写)就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越(yuè)多(duō)的研(yán)究人(rén)员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发(fā)现了(le)一个反(fǎn)常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系(xì)不(bù)多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那(nà)么又(yòu)有人(rén)提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互(hù)作(zuò)用则是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于(yú)在(zài)星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指的是(shì)在数百万(wàn)光年的规(guī)模(mó)上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的(de)物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发(fā)现也(yě)让很多(duō)人认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的(de)“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它(tā)们大部分的n. v. adj. adv.是啥，英语词性分类12种及缩写普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那(nà)么(me)我们通过(guò)什么来(lái)验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个(gè)质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的(de)天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的(de)探(tàn)测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年(nián)都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能是(shì)人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿(chuān)越着暗(àn)物质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这(zhè)可以用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意(yì)味着人(rén)类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 n. v. adj. adv.是啥，英语词性分类12种及缩写