宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了(le)万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到星系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的(de)质(zhì)量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量一般(bān)会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

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

第二种是动力(lì)学质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系(xì)团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质(zhì)量所产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，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的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样(yàng)的(de)一(yī)种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没(méi)有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学(xué)家们(men)通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引(一什么颗粒填量词二年级，一什么颗粒填量词？yǐn)力效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个(gè)现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数(shù)量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离(lí)了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的(de)除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对于(yú)在(zài)星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概(gài)念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之(zhī)间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的其(qí)他的(de)理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系(xì)的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)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(shì)不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明(míng)显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什(shén)么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级(jí)巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的(de)东西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人(rén)们(men)对子弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在(zài)两(liǎng)边形成(chéng)了引(yǐn)力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的(de)微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要的(de)暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子一什么颗粒填量词二年级，一什么颗粒填量词？的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测(cè)率(lǜ)会在每(měi)年的6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了(le)一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特(tè)征和(hé)第一个实(shí)验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力(lì)的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科(kē)学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先找到(dào)暗物(wù)质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗(àn)物(wù)质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 一什么颗粒填量词二年级，一什么颗粒填量词？