宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科(kē)学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力(lì)定律的时(shí)候(hòu)，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一(yī)定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获(huò)得(dé)其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)。理论(lùn)上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位(wèi)于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着(zhe)一种我们(men)看不(bù)到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的(de)研究当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对(duì)其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详(xiáng)细测(cè)量之后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的(de)另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的(de)是在数百(bǎi)万光(guāng)年的(de)规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似(shì)这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在星(xīng)系的(de)气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大(dà)部(bù)分的质量将位于(yú)所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的(de)高(gāo)清(qīng)照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星系(xì)似乎(猎德村为什么那么有钱，猎德村以前很穷吗hū)被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个(gè)巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系团观(guān)测的时(shí)候(hòu)，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观测到了(le)某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些(xiē)科学(xué)家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河(hé)系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全(quán)一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信号(hào)的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不(bù)会意味着(zhe)人(rén)类(lèi)并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗(àn)物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

未经允许不得转载：惠安汇通石材有限公司 猎德村为什么那么有钱，猎德村以前很穷吗