宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存(cún)在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的(de)是(shì)，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距(jù)离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的(de)质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入(rù)其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转速(sù)度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很可(kě)能(néng)就是存(cún)在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)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(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系(xì)必须存在(zài)暗(àn)物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的规(guī)模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它(tā)们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度(dù)大幅(fú)降(jiàng)低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)大部分(fēn)的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么(me)来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照(zhào)片(piàn)，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观测到的(de)质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理(lǐ)论证不负年华的意思是什么呢，不负春光不负年华的意思据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则(zé)表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的暗物质(zhì)大(dà)约(yuē)是普通物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要(yào)的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不(bù)同的(de)观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标(bi不负年华的意思是什么呢，不负春光不负年华的意思āo)粒子所需(xū)要(yào)的(de)实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为(wèi)了(le)寻(xún)找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经过了(le)20多(duō)年的数据(jù)收集(jí)，人们(men)发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学家认(rèn)为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的(de)差异也(yě)可能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 不负年华的意思是什么呢，不负春光不负年华的意思