宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)进行了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们(men)就(jiù)会知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发(fā)现了(le)海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例子。但(dàn)作出指示和做出指示区别在哪，作出指示还是做出是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是(shì)测(cè)量各(gè)个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(作出指示和做出指示区别在哪，作出指示还是做出guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量速度(dù)的过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作(zuò)用(yòng)，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样部(bù)分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当(dāng)时(shí)的人们(men)对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的(de)存在。科学(xué)家根(gēn)据星系(xì)外恒(héng)星轨道的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银(yín)河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大星系剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些现象的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是(shì)不(bù)同的，这(zhè)意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)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(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方式(shì)。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质(zhì)量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这(zhè)个区(qū)域，并在(zài)两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其(qí)中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学(xué)家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认为这可能是(shì)人(rén)类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的(de)方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河(hé)系(xì)的(de)平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是(shì)这(zhè)并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的(de)周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数(shù)量(liàng)也符(fú)合(hé)这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可(kě)以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成不(bù)久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 作出指示和做出指示区别在哪，作出指示还是做出