宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存(cún)在科(kē)学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天(tiān)体通过(guò)引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对(duì)于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的(de)人们对这样的(de)一(yī)种说(shuō)法不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就(jiù)认为(wèi)是由(yóu)暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们(men)的(de)旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速(sù)度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以解释这个(gè)现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不(bù)多，但是星系(xì)当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却(què)只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个(gè)小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的(de)另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可(kě)能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)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(xì)和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其(qí)他(tā)的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离(lí)为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就(jiù)会(huì)导致温度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在(zài)的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是一(yī)致的(de)。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在(zài)过去(qù)的几十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的(de)地(dì)学实验(yàn)室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称(chēng)观(guān)测到了(le)某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事情。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年(nián)的(de)6月(yuè)份达(dá)到峰值，然(rán)后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的(de)年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着(zhe)我们也(yě)在(zài)以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn几天不见怎么这么湿，没过几天就湿成那样了)行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的(de)方向是(shì)一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能(néng)有(yǒu)其(qí)他(tā)的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球(qiú)建立(lì)了(le)一个(gè)几(jǐ)乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在(zài)的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截(jié)至目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)一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际(jì)证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：重庆三峡中心医院、三峡中心医院、中心医院 几天不见怎么这么湿，没过几天就湿成那样了