宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的(de)存(cún)在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的数(shù)据(jù)是测量各(gè)个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个(gè)星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团(tuán)有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力(lì)量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可(kě)是根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心(xīn)的距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物质的(de)力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的(de)质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一(yī)个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间的相互(hù)作用则是(shì)不(bù)同的(de)方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的(de)概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以(yǐ)电热毯可以水洗吗，电热毯怎么清洗畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分(fēn)表示(shì)温(wēn)度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区(qū)域，但实(shí)际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗(àn)物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出(chū)了(le)数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称(chēng)观(guān)测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)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(néng)是(shì)人(rén)类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银(yín)河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信(xìn)号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的(de)数(shù)量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立(lì)了(le)一个(gè)几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中生(shēng)命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命(mìng)进(jìn)化的(de)一个(gè)重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质(zhì)正在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力(lì)！

未经允许不得转载：IDC站长站，IDC站长，IDC资讯--IDC站长站 电热毯可以水洗吗，电热毯怎么清洗