宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据(jù)，科学家(jiā)们在(zài)过(guò)去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了(le)超过50次的长期实验，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系(xì)团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数(shù)千(qiān)个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的(de)速度比理论上(shàng)要快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了(le10公斤滚筒洗衣机尺寸长宽高，一般洗衣机的尺寸是多少厘米)这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯特福(fú)特(tè)在(zài)观测仙(xiān)女座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星系(xì)当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗(àn)物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和(hé)银河(hé)系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的除了(le)暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就是(shì)人类(lèi)对引(yǐn)力(lì)的(de)理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同(tóng)的(de)方式(shì)。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就会(huì)导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多(duō)星(xīng)系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超(chāo)级(jí)巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波(bō)辐(fú)射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度(dù)较高(gā10公斤滚筒洗衣机尺寸长宽高，一般洗衣机的尺寸是多少厘米o)的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学家(jiā)们(men)通(tōng)过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果能(néng)够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已(yǐ)经提(10公斤滚筒洗衣机尺寸长宽高，一般洗衣机的尺寸是多少厘米tí)出了(le)数十种的(de)假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无(wú)法提供(gōng)相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力(lì)！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 10公斤滚筒洗衣机尺寸长宽高，一般洗衣机的尺寸是多少厘米