宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什么(me)？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存在(zài)的(de)证据(jù)，科学家(jiā)们在过(guò)去的(de)几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发(fā)现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获(huò)得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团(tuán)中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们(men)无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它(tā)们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学家们(15个工作日是多长时间 15个工作日包括周六周日吗men)会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)的距(jù)离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科学家(jiā)们(men)发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也(yě)会出(chū)现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质(zhì)量之间(jiān)会产生(shēng)对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们需(xū)要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星团(tuán)，它(tā)们大部分(fēn)的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当星团(tuán)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会导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么(me)来验证它的(de)质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，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(tǐ)和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气(qì)体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的(de)引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上它(tā)们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需(xū)要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会在(zài)每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳(15个工作日是多长时间 15个工作日包括周六周日吗yáng)系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移(yí)动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们(men)也在以这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一(yī)致的(de)，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正(zhèng)好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望(wàng)远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会(huì)意味着人(rén)类并不(bù)孤(gū)单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 15个工作日是多长时间 15个工作日包括周六周日吗