宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物(wù)质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的(de)几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道(dào)出现(xiàn)异常(cháng)，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的(de)时候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有(yǒu)未知的(de)天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究(jiū)和测(cè)量后发星系团(tuán)的(de)质(zhì)量(liàng)。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团的质量一般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团(tuán)中的(de)各(gè)个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早(zǎo)士官生是什么意思，大学士官生是什么就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的(de)人们(men)对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒(héng)星(xīng)在其(qí)轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系(xì)当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量(liàng)了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论速(sù)度，那么(me)产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科(kē)学家(jiā)根(gēn)据星系(xì)外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系(xì)的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的(de)引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这(zhè)个区域，并在(zài)两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的(de)微波辐(fú)射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们(men)之间(jiān)的温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗(àn)物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子(zi)所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒(mi士官生是什么意思，大学士官生是什么ǎo)的速度(dù)围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河(hé)系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的(de)实验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和(hé)第一(yī)个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在(zài)的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目(mù)以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论(lùn)得到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际(jì)证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 士官生是什么意思，大学士官生是什么