宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们(men)发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候(hòu)，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的(de)巨大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的(de)质(zhì)量。只是当时的(de)人(rén)们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道(dào)上的(de)运(yùn)行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相对标准的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大(dà)于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质(zhì)的(de)引作法与做法的区别，作法与做法的区别是什么力效(xiào)应将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引力(lì)效(xiào)应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学(xué)家(jiā)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2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒(héng)星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物(wù)质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这(zhè)意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产(chǎn)生了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变(biàn)得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到(dào)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(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎(hū)不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们(men)已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的(de)数(shù)据(jù)收集，人(rén)们(men)发(fā)现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银作法与做法的区别，作法与做法的区别是什么河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持(chí)。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的(de)视(shì)野(yě)是哈勃红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体物(wù)理中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)的(de)动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 作法与做法的区别，作法与做法的区别是什么