宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任(rèn)何的有效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了(le)海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的(de)尺度(dù)当中，可(kě)当我们(men)上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的(de)数(shù)据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在(zài)测(cè)量速度(dù)的(de)过程中，兹(zī)威基(jī)发现星(xīng)系团中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分(fēn)不(bù)可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时(shí)的人(rén)们(men)对这样(yàng)的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng35c到底有多大，35c是多少)系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离(lí)中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可(kě)思议(yì)。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果出现(xiàn)异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是(shì)这些暗物(wù)质的(de)引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的(de)恒(héng)星运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系(xì)尺度(dù)中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的(de)效果，这(zhè)个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙(méng)德理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的(de)东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就是引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质(zhì)量的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样(yàng)的(de)，而(ér)随着暗(àn)物(wù)质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释(shì)星(xī35c到底有多大，35c是多少ng)系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的(de)粒子，它(tā)们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出了数十(shí)种的(de)假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的(de)6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么(me)暗(àn)物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的(de)时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们(men)又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物(wù)质所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目(mù)以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 35c到底有多大，35c是多少