宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大(dà)天人次是指什么，人次是单位吗文成就的例(lì)子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的(de)尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一(yī)个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束(shù)缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的计(jì)算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们(men)却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一次(cì)出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特(tè)福(fú)特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们(men)观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿的(de)万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家(jiā)们(men)会(huì)使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是(shì)测(cè)量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的(de)原(yuán)因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多(duō)的(de)研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银(yín)河系的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对其进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引力的(de)理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上(shàng)升(shēng)到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学(xué)家还引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可(kě)以明(míng)显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星(xīng)团发(fā)生全部(bù)的(de)碰撞时(shí)，可被观(guān)测到(dào)的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之间的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗(àn)物质比(bǐ)例是一(yī)致的(de)。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的(de)发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实(shí)验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研究(jiū)人(rén)员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流(liú)的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存(cún)在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应(yīng)的(de)数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途就(j人次是指什么，人次是单位吗iù)是探(tàn)索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的(de)效应创(chuàng)造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？人次是指什么，人次是单位吗喜(xǐ)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 人次是指什么，人次是单位吗