宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质(zhì)量的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星(xīng)系团(tuán)中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度(dù)的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的(de)运行速度应(yīng)该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的原(yuán)因很可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种我们(men)看不到的(de)物(wù)质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质(zhì)的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量(liàng)占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的研(yán)究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团(tuán)，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测(cè)者之间。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质量(liàng)区域(yù)并不是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边(biān)形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测(cè)量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需(xū)要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的(de)第一(yī)个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河(hé)系(xì)进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这(zhè)样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的(de)季(jì)节与之前(qián)的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个(gè)实验室(shì)是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的(de)主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结(jié)果，我们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前(qián)提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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 脱离了低级趣味那句原话怎么说的纪念白求恩，低级趣味是什么意思