宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究和(hé)测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就(jiù)可(kě)以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是它们(men)却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的(de)结果却让(ràng)人(rén)感到不(bù)可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学(xué)家们(men)通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的(de)太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒(héng)星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是人(rén)类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光(guāng)年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)需要对现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在(zài)的其(qí)他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域(yù)。那(nà)么(me)我们(men)通过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们(men)地(dì)球(qiú)上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观(guān)测的(de)时候，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到(dào)的质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所(suǒ)需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够佛系心态是什么意思找到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方(fāng)式(shì)也不相同。在过(guò)去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)粒子(zi)的(de)周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了(le)20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一(yī)个(gè)直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、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(guī)律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生命(mìng)进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们(men)觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

未经允许不得转载：北京老旧机动车解体中心 佛系心态是什么意思