宇宙是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方(fāng)，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符(fú)合(hé)万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(j在办公室做剧烈运动，卫生间做剧烈运动iù)通过(guò)天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各(gè)个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外(wài)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隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质的(de)存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系(xì)外(wài)恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速(sù)度(dù)上(shàng)的微小差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必须(xū)存(cún)在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一(yī)个(gè)大(dà)星系(xì)剥(bō)离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存(cún)在的(de)其他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分(fēn)的(de)普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是(shì)这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西(xī)的引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了(le)各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的(de)部分(fēn)表示温(wēn)度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)大(dà)约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要(yào)的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方式(shì)也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在(zài)以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中(zhōng)会产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但(dàn)是(shì)这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当(d在办公室做剧烈运动，卫生间做剧烈运动āng)然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上(shàng)的(de)积(jī)雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

未经允许不得转载：太仓网站建设,太仓网络公司,太仓网站制作,太仓网页设计,网站推广-昆山云度信息科技有限公司 在办公室做剧烈运动，卫生间做剧烈运动