宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)存在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在(zài)。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥(míng)王(wáng)星的发(fā)现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个(gè)星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定(dìng)其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨(guǐ)道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会(huì)使用一(yī)种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体(tǐ)在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距(jù)离(lí)的(de)氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看(kàn)不到(dào)的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现八千米多少公里象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个(gè)小时的(de)详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力(lì)很可(kě)能(néng)在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物质存(cún)在(zài)的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德(dé)理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的气(qì)体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急(jí)剧(jù)升高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是(shì)真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东西的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则(zé)直(zhí)接通过了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的(de)微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一(yī)。

科(kē)学家们(men)通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物(wù)质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的(de)幅(fú)度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的(de)暗物(wù)质比例(lì)是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实验室，这(zhè)个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人(rén)类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会(huì)产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们(men)也(yě)在(zài)以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的(de)方向(xiàng)是一(yī)致的(de)，而(ér)另(lìng)外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期(qī)信号的(de)差(chà)异也(yě)可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力(lì)！

未经允许不得转载：中国书画艺术 八千米多少公里