宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科学无法解(jiě)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在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们就会知道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千个(gè)星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系团中的(de)各(gè)个星(xīng)系(xì)相对于星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某种隐(yǐn)形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行(xíng)速度(dù)就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的(de)氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太(tài)阳(yáng)系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了(le)一个(gè)反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存(cún)在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在(zài)的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照(z卫校是什么学校主要干什么，临海卫校是什么学校hào)片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这(zhè)些星系本身(shēn)并不(bù)是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团(tuán)观测(cè)的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研(yán)究也被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存在的(de)迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分(fēn)表示(shì)温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它(tā)们(men)之间的(de)温(wēn)差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对(duì)前景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)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5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些(xiē)不同的(de)目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任(rèn)何实(shí)质性的(de)发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一(yī)个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着(zhe)我们也在(zài)以这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响(xiǎng)这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可以用来解释(shì)，研究人员们(men)所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至(zhì)目(mù)前还(hái)无法提(tí)供相(xiāng)应的数据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 卫校是什么学校主要干什么，临海卫校是什么学校