宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗(àn)物质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学家们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符(fú)合(hé)万(wàn)有引力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一(yī)定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且吉首市是地级市还是县级市呢 吉首市是几线城市(qiě)发现了海王星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这(zhè)是一个(gè)由(yóu)数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之后，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)系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不(bù)可(kě)见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它(tā)们(men)却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感到(dào)不可思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可(kě)能(néng)就是存在(zài)着一种我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的(de)速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河(hé)系(xì)的(de)千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了(le)外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特(tè)殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量区(qū)域到(dào)底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以明(míng)显地(dì)看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的(de)引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对(duì)较(jiào)冷的区(qū)域，但实(shí)际(jì)上它们(men)之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离(lí)后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要(yào)的(de)暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了(吉首市是地级市还是县级市呢 吉首市是几线城市le)一个(gè)简单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相(xiāng)互作(zuò)用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了20多年(nián)的(de)数(shù)据(jù)收(shōu)集，人们(men)发现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第(dì)一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目(mù)前(qián)还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的(de)望远镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 吉首市是地级市还是县级市呢 吉首市是几线城市