宇(yǔ)宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星(xīng)的(de)存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些(xiē)星系被(bèi)引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所(suǒ)存在，我(wǒ)们无(wú)法看到(dào)。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产生的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测(cè)的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距(jù)离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够(gòu)大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是(shì)科学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们(men)的(de)旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但(dàn)是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银(yín)河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力(lì)很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的(de)是(shì)在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着我们需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来(lái)自宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际(jì)上它(tā)们之间的(de)温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不(bù)应(yīng)该(gāi)是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比(b上下红中间白的国旗是哪个国家的 国旗可以随便挂吗ǐ)例是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了20多(duō)年(nián)的数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个(gè)过(guò)程中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的(de)振(zhèn)荡，同时(sh上下红中间白的国旗是哪个国家的 国旗可以随便挂吗í)地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的(de)方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银(yín)河系(xì)的(de)方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对(duì)银河系(xì)的平(píng)面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人(rén)员(yuán)们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季(jì)节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器(qì)提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关(guān)键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的(de)大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：惠安汇通石材有限公司 上下红中间白的国旗是哪个国家的 国旗可以随便挂吗