宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存(cún)在科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或(huò)者是星团的(de)尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星系相对于星(xīng)系团(tuán)的(de)运动速(sù)度(dù)。当测量结(jié)果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我们无(wú东莞属于几线城市)法(fǎ)看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团东莞属于几线城市内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标(biāo)准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它(tā)们的(de)旋转速(sù)度并不(bù)符合(hé)牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度(dù)远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能(néng)就(jiù)是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集(jí)在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质的(de)质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的(de)研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其(qí)进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学定(dìng)律来解释(shì)的。那么(me)又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多(duō)星系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不(bù)是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星(xīng)团发生全(quán)部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温(wēn)度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行(xíng)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，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了(le)很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了(le)数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼(lóu)高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗(àn)物(wù)质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 东莞属于几线城市