宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某(mǒu)些(xiē)天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合(hé)万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未知(zhī)的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它(tā)们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度(dù)就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不(bù)可思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距(jù)离(lí)的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗(àn)物(wù)质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银(yín)河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实(shí)际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家(jiā)根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应(yīng)的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们(men)使用最(zuì)先进(jìn)的望(wàng)远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定律来解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系(xì)的(de)暗(àn)物(wù)质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大(dà)星(xīng)系(xì)剥离(lí)了。奇(qí)怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就是人(rén)类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应的概念，指的(de)是(shì)在数(shù)百万光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的(de)温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一致的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)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，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任被保送了高考可以瞎写吗，被保送了高考考得很差还能录取吗何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直(zhí)致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测(cè)到了(le)某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)被保送了高考可以瞎写吗，被保送了高考考得很差还能录取吗。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好(hǎo)达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的(de)数(shù)量也符合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一个(gè)实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么(me)遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的(de)大前(qián)提(tí)是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 被保送了高考可以瞎写吗，被保送了高考考得很差还能录取吗