宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得(dé)其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是无法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的(de)力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生以(yǐ)上(shàng)这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度(dù)的(de)原(yuán)因很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的(de)除了暗(àn)物(wù)质的(de)假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)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(wǒ)们需要(yào)对(duì)现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系(xì)似(shì)乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什(shén)么问(wèn)题，而(姝妤怎么念，姝妤字怎么读音是什么ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是(shì)当(dāng)星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下(xià)了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二(èr)值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什(shén)么(me)？科学家们(men)已经提出了(le)数十种的假想目姝妤怎么念，姝妤字怎么读音是什么(mù)标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的(de)目(mù)标粒子所需(xū)要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互(hù)作用(yòng)的(de)“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的(de)年度信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全一致(zhì)，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的差异(yì)也可(kě)能是温(wēn)度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符合这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节与之前的实(shí)验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一(yī)个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质背(bèi)后的奥(ào)秘(mì)，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的(de)大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 姝妤怎么念，姝妤字怎么读音是什么