宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文(wén)成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或(huò)者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发(fā)星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个(gè)由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要的(de)数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的(de)计(jì)算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量(liàng)结果出(chū)来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形(xíng)式(shì)所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很(hěn)多星(xīng)系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神(shén)秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道(dào)上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望远镜测量了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们定性变量与定量变量区别在哪，定性变量与定量变量区别的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在(zài)着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却(què)只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造(zào)成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是(shì)人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是(shì)不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升(shēng)到星系和(hé)星团(tuán)的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入(rù)了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的(de)星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会(huì)导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质(zhì)量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波(bō)辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这样的(de)，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了(le)很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的(de)本(běn)质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们(men)不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需(xū)要的实验方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次的(de)实(shí)验，却(què)没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒn定性变量与定量变量区别在哪，定性变量与定量变量区别g)信号(hào)。经(jīng)过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的(de)年度(dù)信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的(de)平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们(men)所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量也符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特(tè)征和(hé)第(dì)一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非(fēi)常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野(yě)是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的(de)效应创(chuàng)造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)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 定性变量与定量变量区别在哪，定性变量与定量变量区别