宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们(men)在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了(le)一(yī)个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异秋处露秋寒霜降是指哪六个节气？ 秋处露秋寒霜降是哪首诗常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发(fā)星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千(qiān)个星(xīng)系(xì)所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量(liàng)的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学(xué)的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于(yú)星系团的运(yùn)动速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵秋处露秋寒霜降是指哪六个节气？ 秋处露秋寒霜降是哪首诗了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光(guāng)度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的(de)力量在起作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他(tā)们观(guān)测的(de)结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些(xiē)外(wài)围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出(chū)现(xiàn)异常的(de)结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集(j秋处露秋寒霜降是指哪六个节气？ 秋处露秋寒霜降是哪首诗í)在了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可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(chū)，也(yě)许该星系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气(qì)体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作用(yòng)就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度(dù)的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分(fēn)的(de)质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在(zài)的(de)中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到底是(shì)不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个(gè)现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部(bù)分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释(shì)星系(xì)当中恒(héng)星(xīng)运动所(suǒ)需(xū)要(yào)的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好(hǎo)地(dì)解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当(dāng)于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底是什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上(shàng)最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层(céng)楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每(měi)年(nián)的(de)6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且在20年当(dāng)中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时(shí)段(duàn)。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前(qián)还无法提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)其中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科(kē)学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落(luò)的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是(shì)我(wǒ)更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 秋处露秋寒霜降是指哪六个节气？ 秋处露秋寒霜降是哪首诗