宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们(men)在过(guò)去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应(yīng)用万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是(shì)一(yī)个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的(de)质量(liàng)消失了(le)，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它(tā)们(men)束缚(fù)在(zài)星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据(jù)此，兹(zī)维基(jī)提(tí)出了(le)这样部(bù)分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们(men)对(duì)这(zhè)样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足(zú)够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来(lái)解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远距(jù)离(lí)的氢元素(sù)，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据(jù)万有引力(lì)定律进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很大家真的都放不进脉动瓶口吗，一般进得去脉动瓶口吗可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系(xì)外恒星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算在(zài)星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应(yīng)的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间(jiān)，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近(jìn)没(méi)有任何星系(xì)存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中(zhōng)的工(gōng)作方(fāng)式(shì)是不(bù)同的(de)，这意味着在行星系(xì)尺度中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们(men)所理解的(de)方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的(de)物理(lǐ)定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的(de)中间区(q大家真的都放不进脉动瓶口吗，一般进得去脉动瓶口吗ū)域。那么我们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上(shàng)的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们(men)之(zhī)间的温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景(jǐng)分离(lí)后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用(yòng)。所以如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们(men)发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也(yě)在(zài)以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完(wán)全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也(yě)符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力(lì)的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室(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(xiàn)，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：北京老旧机动车解体中心 大家真的都放不进脉动瓶口吗，一般进得去脉动瓶口吗