宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的(de)时(shí)候，他们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(b使徒行者5个卧底分别是谁，使徒行者5个卧底分别是谁èi)。这意味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当中如(rú)果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度(dù)应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物(wù)质(zhì)的(de)存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中暗(àn)物质的质(zhì)量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离(lí)地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们(men)使用(yòng)最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细(xì)测(cè)量(liàng)之后(hòu)，发现星系中(zhōng)使徒行者5个卧底分别是谁，使徒行者5个卧底分别是谁的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大(dà)星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现(xiàn)象的(de)除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质(zhì)量(liàng)之(zhī)间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在(zài)的(de)其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙(méng)德(dé)理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光(guāng)年(nián)的(de)子弹(dàn)星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景(jǐng)分离(lí)后的(de)二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的(de)本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际(jì)证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去(qù)的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的(de)事(shì)情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗(àn)物(wù)质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度(dù)周期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会(huì)不(bù)会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 使徒行者5个卧底分别是谁，使徒行者5个卧底分别是谁