宇宙是(shì)“人为制(zhì)造(zào)”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)儿童兴趣班有哪些项目排名，十大最无用的兴趣班力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可(kě)以确(què)定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物质的力(lì)量(liàng)进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来(lái)越多(duō)的(de)研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的(de)质量占整个(gè)星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现(xiàn)速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(儿童兴趣班有哪些项目排名，十大最无用的兴趣班jù)离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的(de)千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科(kē)学家们(men)使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的(de)物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入了(le)外部场(chǎng)效应的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质(zhì)量之间会(huì)产生对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的(de)气(qì)体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们(men)可以明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部(bù)分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背(bèi)景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意(yì)味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不(bù)同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观(guān)测到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)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(qiú)又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对(duì)银河(hé)系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并(bìng)不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意(yì)大利(lì)游客的数量也(yě)符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和(hé)第(dì)一(yī)个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘(mì)，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待(dài)了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物(wù)质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)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 儿童兴趣班有哪些项目排名，十大最无用的兴趣班