宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数(shù)学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量(liàng)速度的(de)过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的(de)速(sù)度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它(tā)们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个词才(cái)再一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可(kě)能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多(duō)的(de)研(yán)究人(rén)员开始(shǐ)相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度(dù)上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的(de)望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有人(rén)提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有(yǒu)任(rèn)何星系(xì)存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力(lì)很可(kě)能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的(de)是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这些(xiē)发现(xiàn)也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关(guān)于暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它(tā)的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问(wèn)题(tí)，而是(shì)这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗(àn)物质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标(biāo)记之(zh我国雨带移动规律及其影响，我国雨带移动规律口诀ī)后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质(zhì)的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的(de)存在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的(de)实(shí)验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大(dà)的(de)地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测到(dào)了(le)某种信号。经过(guò)了(le)20多年的(de)数据(jù)收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月(yuè)份达(dá)到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性(xìng)的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们也在以这样(yàng)的(de)速(sù)度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并(bìng)不影响这(zhè)个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途(tú)就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化(huà)的一个(gè)重要(yào)因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落(luò)的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动(dòng)力！

未经允许不得转载：太仓网站建设,太仓网络公司,太仓网站制作,太仓网页设计,网站推广-昆山云度信息科技有限公司 我国雨带移动规律及其影响，我国雨带移动规律口诀