宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在(zài)的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通(tōng)过引(yǐn)力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了(le)海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的(de)数据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中(zhōng)的各个(gè)星系(xì)相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它(tā)们束(shù)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)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质量。只是(shì)当时(shí)的(de)人(rén)们(men)对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相对(duì)标准的方法来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是(shì)测量(liàng)星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星(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(de)结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产世上真有孙悟空存在吗，世界上有没有孙悟空生以上这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了(le)一(yī)个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方(fāng)式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在(zài)的其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们(men)可(kě)以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么(me)问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的(de)天(tiān)体可能是(shì)超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域(yù)，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二(èr)值图像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域提(tí)取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的(de)测量(liàng)值，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测结(jié)果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种粒子(zi)的存(cún)在，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底是什么(me)？科(kē)学家们已经(jīng)提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了(le)超过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性(xìng)的(de)发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的(de)格兰(lán)萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层(céng)楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能(néng)是人(rén)类发现暗(àn)物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是(shì)探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它们(men)极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过(guò)这(zhè)样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 世上真有孙悟空存在吗，世界上有没有孙悟空