宇宙是(shì)“人(rén)为制(zhì)造”的？为何(hé)会存(cún)在(zài)科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家(jiā)们(men)在过去(qù)的几十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除(chú)了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星(xīng)运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海(hǎi)王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计传颂和传诵是什么意思区别，传颂和传诵的意思算(suàn)，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个(gè)星(xīng)系相(xiāng)对于(yú)星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存(cún)在，我们无法传颂和传诵是什么意思区别，传颂和传诵的意思(fǎ)看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速(sù)度比理论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的(de)质(zhì)量。只是(shì)当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可(kě)能(néng)就是(shì)存在着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大(dà)星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一(yī)种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着在(zài)行星系尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的(de)方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部场效应的(de)概(gài)念(niàn)，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需(xū)要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以(yǐ)明显地看(kàn)到(dào)很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的(de)解(jiě)释方法就是当星(xīng)团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观(guān)测(cè)到(dào)的(de)质量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和标(biāo)记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗(àn)物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系(xì)当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰值(zhí)，然(rán)后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的(de)非常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)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，这些推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 传颂和传诵是什么意思区别，传颂和传诵的意思