宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一(yī)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运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定(dìng)其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度(dù)。当测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)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要快(kuài)得(dé)多，按照(zhào)牛顿(dùn)的(de)运(yùn)动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们(men)却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上(shàng)来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他(tā)们(men)观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒星的(de)旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测量了(le)距离(lí)星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多(duō)的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存(cún)在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原因(yīn)。在(zài)一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它(tā)的(de)附近(jìn)没(méi)有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可(kě)能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物(wù)质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区(qū)域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域(yù)到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本(běn)身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了(le)什么问题，而(ér)是(shì)这(zhè)样(yàng)极(jí)遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发(fā)生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)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(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在(钱塘自古繁华钱塘指的是哪个城市，钱塘指的是哪个城市的别称zài)宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底是(shì)什(shén)么？科学家们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河(hé)系进行(xíng)移动，那(nà)么如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗(àn)物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的(de)差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南(nán)半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由于这个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能(néng)拥有(yǒu)另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大(dà)前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 钱塘自古繁华钱塘指的是哪个城市，钱塘指的是哪个城市的别称