宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的(de)有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的(de)天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的(de)尺(chǐ)度(dù)当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系(xì)团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力(lì)量(liàng)来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)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)当时的人们(men)对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再一次(cì)出现(xiàn)。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物(wù)质的(de)存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的(de)力(lì)量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信(xìn)暗物质(zhì)的存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的(de)详细测量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间(jiān)的相互作用则(zé)是不(bù)同的(de)方式。对于(yú)在(zài)星系(xì)团之间的(de)相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部(bù)场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释的“引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这样蟑螂爬过的地方有细菌吗 蟑螂可以彻底消灭吗的星团，它(tā)们(men)大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部(bù)分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的(de)区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示(shì)相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物(wù)质大(dà)约是(sh蟑螂爬过的地方有细菌吗 蟑螂可以彻底消灭吗ì)普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就(jiù)很好地(dì)解释(shì)了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数(shù)据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移(yí)动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上(shàng)地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了(le)一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的(de)证实(shí)，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动(dòng)力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 蟑螂爬过的地方有细菌吗 蟑螂可以彻底消灭吗