宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实(shí)验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的(de)自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天文(wén)成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论(lùn)上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出星系(xì)团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们(men)观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原因很可(kě)能就是(shì)存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始(shǐ)相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科(kē)学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物(wù)质的(de)质量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银(yín)河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附(fù)近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度(dù)空(kōng)间中的工作方式是(shì)不(bù)同的(de)，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的(de)轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上(shàng)升(shēng)到星系和(hé)星(xīng)团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区(qū)域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超(小明王是谁的后代 小明王是男是女chāo)大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能(néng)是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差(chà)只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学(xué)家(jiā)们(men)通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的(de)目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性(xìng)的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最(zuì)大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数(shù)据收集(jí)，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到(dào)最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时段(duàn)。而在(zài)11月(yuè)份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员(y小明王是谁的后代 小明王是男是女uán)们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了(le)一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的(de)信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命(mìng)进化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一(yī)理(lǐ)论(lùn)得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 小明王是谁的后代 小明王是男是女