宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定(dìng)律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质量(liàng)。这是(shì)一个(gè)由数(shù)千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团(tuán)的(de)质(zhì)量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星(xīng)系团的(de)运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系(xì)团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发现星系(xì)团中(zhōng)很多(duō)星系的(de)速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外天兵天将指哪个生肖，天兵天将指哪个生肖的动物了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的(de)人们(men)对(duì)这样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了(le)距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它(tā)们的(de)旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学(xué)家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却(què)只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须(xū)存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的(de)，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升(shēng)到星(xīng)系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论证据(jù)，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星(xīng)系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系(xì)的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个(gè)区(qū)域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连(lián)通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要(yào)的(de)暗物质(zhì)大(dà)约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这(zhè)个(gè)数字与(yǔ)解释星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不(bù)同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参(cān)与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的(de)假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发(fā)现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的(de)时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份(fèn)，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不(bù)影响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截(jié)至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个(gè)重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样天兵天将指哪个生肖，天兵天将指哪个生肖的动物(yàng)的效应(yīng)创造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大(dà)前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 天兵天将指哪个生肖，天兵天将指哪个生肖的动物