宇宙是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的(de)自(zì)然(rán)哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不(bù)可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词(cí)才(cái)再(zài)一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会(huì)使用一(yī)种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量(liàng)星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度(dù)并不符(fú)合(hé)牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的(诸事顺遂下一句是什么意思，最吉祥的八个字句子de)物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒(héng)星数量却(què)只有银河系的(de)千(qiān)分之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近(jìn)没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是(shì)人(rén)类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的(de)概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其(qí)他(tā)的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量(诸事顺遂下一句是什么意思，最吉祥的八个字句子liàng)都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温(wēn)度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的(de)形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什(shén)么(me)问(wèn)题(tí)，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的质量(liàng)气(qì)体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了(le)各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个(gè)数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的(de)实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的(de)事(shì)情。探(tàn)测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认为这可(kě)能(néng)是人(rén)类发(fā)现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响(xiǎng)这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大利(lì)游(yóu)客(kè)的数(shù)量也(yě)符合这个周期(qī)的(de)规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在(zài)的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会(huì)不会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 诸事顺遂下一句是什么意思，最吉祥的八个字句子