宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用(yòng)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束(shù)缚在一(yī)起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范围。

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

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量(liàng)的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它(tā)们却(què)占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的(de)一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测的(de)结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿(dùn)的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射(shè寒江孤影江湖故人相逢何必曾相识是什么意思，寒江孤影四句诗是什么意思)电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力(lì)定律进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度(dù)的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们(men)看(kàn)不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行(xíng)了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它(tā)的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同尺度(dù)空(kōng)间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的(de)相互作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是(shì)在(zài)数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的(de)相互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区(qū)域到(dào)底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变(biàn)。其实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本身并不(bù)是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大(dà)质量(liàng)的黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并不是在(zài)中间(jiān)，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景分离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的(de)理论框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的(de)几十(shí)年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学(xué)实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流(liú)，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差(chà)异(yì)也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚(gāng)刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心(xīn)的(de)科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 寒江孤影江湖故人相逢何必曾相识是什么意思，寒江孤影四句诗是什么意思